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연료와 수증기를 공급받아 플라즈마 개질을 수행하는 플라즈마 개질 반응부;상기 플라즈마 개질 반응부로부터 상기 연료와 수증기를 유입 받은 후 반응온도에 따라 상기 연료와 상기 수증기의 수증기 개질 반응 또는 수성가스 전환 반응을 선택적으로 수행하여 수소를 생성하는 제1촉매 반응부;상기 제1 촉매 반응부로부터 상기 제1 촉매 반응이 수행된 가스를 유입 받은 후 상기 수성가스 전환 반응 또는 수증기 개빌 반응을 선택적으로 수행하여 수소를 생성하는 제2촉매 반응부;상기 제2 촉매 반응부에서 배출되는 최종가스를 냉각하여 배기하는 최종가스 온도 저감부; 및상기 최종가스 온도 저감부에서 배출되는 상기 최종가스를 포집하여 저장하는 수소포집부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서, 상기 제1 촉매 반응부 또는 제2 촉매 반응부의 촉매는 Cu(10%)Ce(4%)/γ-Al2O3 촉매인 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제2항에 있어서, 상기 제1 촉매 반응부 또는 제2 촉매 반응부는, CuCePt/γ-Al2O3 촉매를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서, 상기 플라즈마 개질 반응부는플라즈마 챔버;상기 플라즈마 챔버의 내부 입구 측에 설치되어 나선형 양극의 일단부를 지지하며 공급된 연료와 수증기를 선회시키는 선회기;상기 선회기를 통해 선회되어 공급되는 연료와 수증기 혼합물에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 나선형 양극; 상기 플라즈마 챔버의 외부에 설치되어 상기 나선형 양극과 함께 상기 플라즈마 챔버의 내부에 플라즈마를 형성하는 관형 음극; 및상기 플라즈마 챔버의 내부 출구 측에 설치되어 상기 나선형 양극의 타 단부를 지지하는 허니컴 형 지지대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제4항에 있어서,상기 플라즈마 개질 반응부는, 상기 나선형 양극과 관형 음극으로 플라즈마 전력을 공급하는 플라즈마 전력공급기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서, 상기 제1 촉매 반응부 또는 제2 촉매 반응부는,절연관;외부면에 촉매가 코팅되어 상기 절연관의 내부에 장착되어 외부의 전자기유도 기전력에 의해 와류가 생성되어 가열되는 금속 촉매 담체; 및상기 절연관의 외부에 권선되어 외부의 인덕션 히터 전력 공급기로부터 전력을 공급받아 상기 금속 촉매 담체에 와전류 생성을 위한 전자기유도 기전력을 발생시키는 인덕션 코일;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제6항에 있어서, 상기 제1 촉매 반응부 또는 상기 제2 촉매 반응부는,수증기 개질(Steam reforming, SR) 반응을 수행 후 배출되는 연료와 수증기 및 수소를 포함하는 가스의 냉각을 위한 제1 열교환기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서, 상기 최종 가스 온도 저감부는,수증기 개질 반응 또는 수성가스 전환 반응 후 유입되는 가스의 열을 열교환하는 제2 열교환기;상기 제 2 열교환기의 응축수를 저장하는 제2 물탱크;상기 제2 열교환기와 상기 제2 물탱크 사이에 설치되어 상기 제2 열교환기에서 생성된 응축된 물을 상기 제2 물탱크로 공급하는 제1 온/오프 밸브; 및상기 제2 물탱크에 저장된 물을 상기 제1 촉매 반응부 또는 제2 촉매 반응부의 제1 열교환기로 공급하는 제2 온/오프 밸브;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서, 상기 수소포집부는,하나 이상의 저압수송탱크;하나 이상의 고압수소탱크;상기 최종 가스 온도 저감부를 통해 배출되는 상기 최종 가스의 역류를 방지하는 체크밸브;상기 체크밸브의 하류 측에 설치되어 상기 최종 가스에 포함된 수분을 제거하는 수분트랩;수분이 제거된 상기 최종 가스를 상기 저압수소탱크 또는 고압수소탱크로 선택적으로 분기하는 제3 밸브; 및상기 수분트랩과 상기 저압수소탱크 및 상기 고압수소탱크 사이의 관에 설치되어, 상기 수분트랩 또는 상기 저압 수소탱크에서 공급되는 최종 가스를 가압하여 하나 이상의 상기 고압수소탱크로 배출하는 가스부스터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제1항에 있어서,제1 물탱크에서 공급된 물을 수용하는 증발관; 및상기 증발관 내부의 물을 가열하여 수증기로 변환시키도록 상기 증발관에 장착되어 가열되는 인덕션 히터;를 포함하는 수증기 공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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제13항에 있어서, 상기 증발관은,외부의 절열물질 관; 및상기 절연물질 관의 내부에 장착되어 가열되는 내 부식성 및 전자기 유도 가열되는 유도가열 금속망;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치
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플라즈마 개질 반응부; 수증기 개질 반응 또는 수성가스 전환 반응을 선택적으로 수행하는 제1촉매 반응부와 제2 촉매 반응부; 생성된 수소를 포함하는 최종가스를 냉각하여 배기하는 최종가스 온도 저감부; 및 상기 최종가스를 포집하여 저장하는 수소포집부;를 포함하여 구성되는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치에 의한 수소 제조 방법에 있어서, 상기 플라즈마 개질 반응부의 플라즈마 개질 반응을 중지시킨 상태로, 수증기공급부에서 공급된 수증기와 탄화수소계 연료를 상기 제1 촉매 반응부로 공급한 후 수증기 개질 반응을 수행하는 수증기 개질 반응 단계;상기 제2 촉매 반응부가 수증기 개질 반응 단계에서 배출된 가스를 공급 받은 후 수성가스 전환 반응을 수행하는 수성가스 전환 반응 단계;상기 최종가스 온도 저감부가 상기 제2 촉매 반응부에서 배출되는 최종 가스를 냉각하여 배출하는 최종 가스 온도 저감단계; 및 상기 수소포집부가 온도 저감된 상기 최종 가스를 포집하여 저장탱크에 저장하는 수소포집 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 방법
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플라즈마 개질 반응부; 수증기 개질 반응 또는 수성가스 전환 반응을 선택적으로 수행하는 제1촉매 반응부와 제2 촉매 반응부; 생성된 수소를 포함하는 최종가스를 냉각하여 배기하는 최종가스 온도 저감부; 및 상기 최종가스를 포집하여 저장하는 수소포집부;를 포함하여 구성되는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 장치에 의한 수소 제조 방법에 있어서, 상기 플라즈마 개질 반응부의 플라즈마 개질 반응을 중지시킨 상태로, 수증기공급부에서 공급된 수증기와 탄화수소계 연료를 상기 제1 촉매 반응부로 공급한 후 수증기 개질 반응을 수행하는 수증기 개질 반응 단계;상기 제2 촉매 반응부가 수증기 개질 반응 단계에서 배출된 가스를 공급 받은 후 수성가스 전환 반응을 수행하는 수성가스 전환 반응 단계;상기 최종가스 온도 저감부가 상기 제2 촉매 반응부에서 배출되는 최종 가스를 냉각하여 배출하는 최종 가스 온도 저감단계; 및 상기 수소포집부가 온도 저감된 상기 최종 가스를 포집하여 저장탱크에 저장하는 수소포집 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 연료를 이용한 수소 제조 방법
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