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이산화탄소가 포함된 환원연료가 공급되는 제1 공급부, 상기 이산화탄소가 환원되는 환원전극, 상기 환원전극과 접촉하고 환원전해질을 담지하는 환원전해질 스페이서, 및 상기 환원전해질 스페이서의 일단에 위치하고 이산화탄소가 환원되어 합성가스를 배출하는 제1 배출부를 포함하는 환원전극부; 질소화합물이 포함된 산화연료가 공급되는 제2 공급부, 상기 질소화합물이 산화되는 산화전극, 상기 산화전극과 접촉하고 산화전해질을 담지하는 산화전해질 스페이서, 및 상기 산화전해질 스페이서의 일단에 위치하고 질소화합물 산화생성물을 배출하는 제2 배출부를 포함하는 산화전극부; 상기 환원전해질 스페이서와 상기 산화전해질 스페이서 사이에 위치하는 이온교환막을 포함하는 이온교환부; 및 상기 환원전극과 산화전극에 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제1항에 있어서,상기 제1 공급부는 환원연료 주입구 및 유로가 형성된 바이폴라 플레이트이며, 상기 제2 공급부는 산화연료 주입구, 유로 및 산화연료 배출구가 형성된 바이폴라 플레이트인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제2항에 있어서,상기 바이폴라 플레이트는 그라파이트, 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제1항에 있어서,상기 환원전극 및 산화전극은 촉매층을 포함하는 기체확산전극인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제4항에 있어서,상기 환원전극의 촉매층은 Cu, Au, Ag, Zn, Sn, Pb, In, Hg, CuO 및 Cu2O로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 또는 금속산화물, 금속-금속 합금, 금속-금속산화물 합금 및 탄소담지 금속 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제4항에 있어서,상기 산화전극의 촉매층은 Pt, Ir, Rh, Ru, Fe, Ni, IrO2, RuO2, 탄소담지 금속 및 이들의 조합에서 선택되는 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제1항에 있어서,상기 질소화합물은 암모니아(NH3), 요소(urea), 요산(uric acid), 비우렛(biuret), 디메틸 요소(dimethyl urea), 하이드라진(hydrazine), 요소 포름알데하이드(H2N-COONH4), HNO3, NO2, NO, N2O3 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제1항에 있어서,상기 산화연료 내에서 질소화합물의 농도는 0
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제1항에 있어서,상기 환원전해질 및 산화전해질은 각각 독립적으로 KHCO3, K2CO3, KOH, KCl, KClO4, K2SiO3, Na2SO4, NaNO3, NaCl, NaF, NaClO4, CaCl2 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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10
제1항에 있어서,상기 환원전해질 스페이서 및 산화전해질 스페이서의 너비는 10 cm 미만인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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제10항에 있어서,상기 환원전해질 스페이서 및 산화전해질 스페이서의 너비는 5 cm 이하인 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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12
제10항에 있어서,상기 환원전해질 스페이서 및 산화전해질 스페이서의 너비는 1
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제1항에 있어서,상기 전원부는 1 mA cm-2 ~ 10 A cm-2 의 범위의 전류밀도를 갖는 정전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치
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이산화탄소가 포함된 환원연료가 공급되는 제1 공급부, 상기 이산화탄소가 환원되는 환원전극, 상기 환원전극과 접촉하고 환원전해질을 담지하는 환원전해질 스페이서, 및 상기 환원전해질 스페이서의 일단에 위치하고 이산화탄소가 환원되어 합성가스를 배출하는 제1 배출부를 포함하는 환원전극부; 질소화합물이 포함된 산화연료가 공급되는 제2 공급부, 상기 질소화합물이 산화되는 산화전극, 상기 산화전극과 접촉하고 산화전해질을 담지하는 산화전해질 스페이서, 및 상기 산화전해질 스페이서의 일단에 위치하고 질소화합물 산화생성물을 배출하는 제2 배출부를 포함하는 산화전극부; 상기 환원전해질 스페이서와 상기 산화전해질 스페이서 사이에 위치하는 이온교환막을 포함하는 이온교환부; 및 상기 환원전극과 산화전극에 전원을 공급하는 전원부; 를 포함하는 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치를 제공하는 단계(S10);상기 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치의 제1 공급부에 이산화탄소를 포함하는 환원연료와, 제2 공급부에 질소화합물을 포함하는 산화연료를 주입하는 단계(S20); 및상기 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치의 산화전극 및 환원전극에 정전류를 인가하여 이산화탄소 및 질소화합물을 동시에 전환시켜 H2 및 CO를 포함하는 합성가스를 제조하는 단계(S30)를 포함하며,주입되는 질소화합물의 농도 및 인가되는 정전류의 전류밀도를 조절하여 H2/CO 비율이 제어된 합성가스를 제조하는 것을 특징으로 하는, 저전력 전기화학적 합성가스 제조장치를 이용한 H2/CO 비율이 제어된 합성가스의 제조방법
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제14항에 있어서,상기 산화연료 내에서 질소화합물의 농도는 0
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제14항에 있어서,상기 정전류의 전류밀도는 1 mA cm-2 ~ 10 A cm-2 의 범위로 사용되어 생성되는 합성가스의 H2/CO 비율을 0
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