이중 방향으로 메탄을 공급하여 탄소 특성을 제어하는 수소 및 고체 탄소 제조방법
Method for producing hydrogen and solid carbon by controlling carbon properties by supplying methane in two directions
특허 요약
본 발명은 에너지 밀도가 동일한 경우, 메탄을 한 방향으로 공급하는 경우보다, 이중 방향, 구체적으로는 서로 마주보는 방향으로 메탄을 공급함으로써, 탄소의 특성을 제어하고, 플라즈마를 활용하여, 메탄을 효율적으로 수소 및 고체 탄소로 분해하여, 대량의 수소와 고품질의 고체 탄소를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 a) 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 공급하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; b) 상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 공급하고, 열 분해시켜 수소 및 고체 탄소를 제조하는 단계; 및 c) 고체탄소를 필터링하는 단계;를 포함하는, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법이다.
청구항
번호청구항
6

제5항에 있어서,상기 제1 메탄 가스의 유량은 1590 L/min이고, 상기 제2 메탄 가스의 유량은 560 L/min인 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

7

제1항에 있어서,상기 공급된 메탄의 전환율은 80% 이상이고, 상기 생성된 수소의 선택도는 60% 이상이고, 상기 생성된 고체 탄소의 함량은 분해된 전체 메탄 중량% 대비 30중량%인 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

8

제1항에 있어서,상기 생성된 고체 탄소는 그래핀 나노 플레이크인 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

9

제1항 또는 제8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 고체 탄소.

1

a) 삼중 토치형 플라즈마 제트장치에 플라즈마 형성 가스를 공급하여 플라즈마 제트를 발생시키는 단계; b) 상기 플라즈마 제트에 메탄 가스를 공급하고, 열 분해시켜 수소 및 고체 탄소를 제조하는 단계; 및 c) 고체탄소를 필터링하는 단계;를 포함하는, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 단계 a)에서, 상기 플라즈마 형성가스는 질소(N2) 가스이며, 단일 토치당 550L/min의 유량으로 공급되고, 입력 전력(Input Power)은 1070kW인 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

3

제1항에 있어서,상기 단계 b)에서, 상기 플라즈마 제트의 온도는 5,0007,000K이고, 플라즈마 제트의 속도는 5002,000m/s인 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 단계 b)에서, 상기 메탄 가스는 20~150L/min의 유량으로 공급되는 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.

5

제1항에 있어서,상기 단계 b)에서, 상기 메탄 가스는 플라스마 발생 방향으로 공급되는 제1 메탄 가스 및 상기 제1 메탄 가스와 서로 마주보는 방향으로 공급되는 제2 메탄 가스로 이루어진 것인, 플라즈마를 활용한 수소 및 고체 탄소 제조방법.