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철강공정 또는 석탄화학공정에서 발생하는 부생가스로부터 수소를 제조하는 수소 제조 시스템에 있어서, 수증기(H2O)를 투입하여 상기 부생가스를 개질시키는 개질기; 상기 개질기로부터 공급받은 개질 가스로부터 환원 가스 및 수소 가스(H2)로 분리시키는 분리기; 상기 분리기로부터 공급받은 환원 가스를 이용하여 산화철(III)(ferric oxide, Fe2O3)을 산화철(II)(ferrous oxide, FeO)로 환원시키는 제1 반응기; 및 상기 제1 반응기로부터 공급받은 산화철(II)(FeO)에 수증기(H2O)를 혼합하여 흑색산화철(ferrous ferric oxide, Fe3O4) 및 수소 가스(H2)를 생성하는 제2 반응기를 포함하고,상기 개질기로부터 배출되는 개질 가스 내 수소 가스(H2)의 농도는 상기 부생가스 내 수소 가스(H2)의 농도 보다 높은, 수소 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 제1 반응기 및 상기 제2 반응기에 연결되는 제3 반응기(300)를 더 포함하고,상기 제3 반응기(300)는, 상기 제2 반응기로부터 공급받은 흑색산화철(Fe3O4)에 산소(O2)를 혼합하여 산화철(III)(Fe2O3)로 산화시키고,상기 산화된 산화철(III)(Fe2O3)을 상기 제1 반응기에 공급하도록 구성되는, 수소 가스 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 개질기 내 온도는 600 ℃ 내지 900 ℃인, 수소 가스 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 분리기는 압력 스윙 흡착(pressure swing adsorption, PSA) 유닛을 포함하는 것인, 수소 가스 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 제2 반응기에 주입되는 수증기(H2O) 중 일부는 상기 제1 반응기로부터 공급되는, 수소 가스 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 부생가스는 코크스로 가스(coke oven gas, COG)를 포함하는 것인, 수소 가스 제조 시스템
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제 1항에 있어서,상기 부생가스에서 수증기 대 탄소 비율(Steam to Carbon ratio, H2O/CH4)은 2
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제 1항에 있어서,상기 환원 가스는,수소 가스(H2), 일산화탄소(CO), 메탄 가스(CH4) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 수소 가스 제조 시스템
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철강공정 또는 석탄화학공정에서 발생하는 부생가스를 수증기(H2O)로 개질시켜 개질 가스를 생성하는 단계; 상기 개질 가스를 환원 가스 및 수소 가스(H2)로 분리시키는 단계; 상기 환원 가스를 이용하여 산화철(III)(Fe2O3)을 산화철(II)(FeO)로 환원시키는 단계; 및 상기 환원된 산화철(II)에 수증기(H2O)를 반응시킴으로써 흑색산화철(Fe3O4) 및 수소 가스(H2)를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 환원 가스를 생성하는 단계에서, 상기 개질 가스 내 수소 가스(H2)의 농도는 상기 부생가스 내 수소 가스(H2)의 농도 보다 높은, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,상기 산화철(III)(Fe2O3)을 산화철(II)(FeO)로 환원시키는 단계는 하기 반응식 1에 따른 반응을 포함하는 것인, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,흑색산화철(Fe3O4) 및 수소 가스(H2)를 생성하는 단계는 하기 반응식 2에 따른 반응을 포함하는 것인, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,상기 환원 가스를 이용하여 산화철(III)(Fe2O3)을 산화철(II)(FeO)로 환원시키는 단계에서 상기 산화철(III)(Fe2O3) 중 일부는,상기 흑색산화철(Fe3O4) 및 수소 가스(H2)를 생성하는 단계에서 제조된 흑색산화철(Fe3O4)에 산소(O2)를 혼합시켜 생성되는 것을 포함하는, 수소 제조 방법
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제 12항에 있어서,상기 혼합된 흑색산화철(Fe3O4) 및 산소(O2)는 하기 반응식 3에 따른 반응에 따라 산화철(III)(Fe2O3)을 생성하는 것인, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,상기 개질 가스를 환원 가스 및 수소 가스(H2)로 분리시키는 단계는, 압력 스윙 흡착(PSA) 공정을 포함하는, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,상기 개질 가스를 생성하는 단계는 600 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것인, 수소 제조 방법
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제 9항에 있어서,상기 부생가스는 코크스로 가스(COG)를 포함하는 것인, 수소 제조 방법
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제 1항에 있어서,상기 부생가스에서 수증기 대 탄소 비율(H2O/CH4)은 2
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제 1항에 있어서,상기 환원 가스는,수소 가스(H2), 일산화탄소(CO), 메탄 가스(CH4) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 수소 제조 방법
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제 1항에 있어서,상기 흑색산화철(Fe3O4) 및 수소 가스(H2)를 생성하는 단계에서 수증기(H2O) 중 일부는, 상기 산화철(III)(Fe2O3)을 산화철(II)(FeO)로 환원시키는 단계에서 생성되는 것을 포함하는, 수소 가스 제조 시스템
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