SOEC에 과열기의 고온 스팀을 공급하는 Interface의 열전달에 관한 전산해석

변현승; 한단비; 박성룡; 조종표; 백영순

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자료유형: 학술저널

저자정보: 변현승 (수원대학교) 한단비 (수원대학교) 박성룡 (한국에너지기술연구원) 조종표 (한국에너지기술연구원) 백영순 (수원대학교)

저널정보: 한국수소및신에너지학회 한국수소및신에너지학회논문집 한국수소 및 신에너지학회 논문집 제31권 제2호

발행연도: 2020.4

수록면: 169 - 176 (8page)

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2020

수소생산을 위한 폐열회수 과열기의 700℃ 이상 스팀을 SOEC 공급시 Interface 열전달에 관한 전산해석

변현승 , 한단비 , 박성룡 외 2명 한국신·재생에너지학회 학술대회 초록집 2020.08 학술대회자료

SOEC에 과열기의 고온 스팀을 공급하는 Interface의 열전달에 관한 전산해석

변현승 , 한단비 , 박성룡 외 2명 한국수소및신에너지학회논문집 2020.04 학술저널

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There is a growing interest in hydrogen energy utilization since an alternative energy development has been demanded due to the depletion of fossil fuels. Hydrogen is produced by the reforming reaction of natural gas and biogas, and the electrolysis of water. An solid oxide electrolyte cell (SOEC) is reversible system that generates hydrogen by electrolyzing the superheated steam or producing the electricity from a fuel cell by hydrogen. If the water can be converted into steam by waste heat from other processes it is more efficient for high-temperature electrolysis to convert steam directly. The reasons are based upon the more favorable thermodynamic and electrochemical kinetic conditions for the reaction. In the present study, steam at over 180℃ and 3.4 bars generated from a boiler were converted into superheated steam at over 700℃ and 3 bars using a cylindrical steam superheater as well as the waste heat of the exhaust gas at 900℃ from a solid refuse fuel combustor. Superheated steam at over 700℃ was then supplied to a high-temperature SOEC to increase the hydrogen production efficiency of water electrolysis. Computational fluid dynamics (CFD) analysis was conducted on the effects of the number of 90° elbow connector for piping, insulation types and insulation layers of pipe on the exit temperature using a commercial Fluent simulator. For two pre-heater injection method of steam inlet and ceramic wool insulation of 100 mm thickness, the highest inlet temperature of SOEC was 744℃ at 5.9 bar.

#SRF(고형연료) #Superheater(과열기) #SOEC(고체산화물수전해전지) #CFD(전산유체해석) #Hydrogen(수소)

참고문헌 (13)

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A. A. AlZahrani / 2017 / Thermodynamic and electrochemical analyses of a solid oxide electrolyzer for hydrogen production / Int. J. Hydrogen Energy 42(33):21404~21413

C. Mansilla / 2007 / Heat management for hydrogen production by high temperature steam electrolysis / Energy 32(4):423~430

C. K. Lim / 2017 / Hightemperature electrolysis of synthetic seawater using solid oxide electrolyzer cells / J. Power Sources 342:79~87

D. Ferrero / 2013 / A comparative assessment on hydrogen production from lowand high-temperature electrolysis / Int. J. Hydrogen Energy 38(9):3523~3536

M. Mehrpooya / 2016 / Investigation of novel integrated air separation processes, cold energy recovery of liquefied natural gas and carbon dioxide power cycle / J. Clean. Prod 113:411~425

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