KR20230150096A - Liquid hydrogen reservoir apparatus and adsorption tank for preventing boil-off of losses of liquid hydrogen - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 액체 수소의 증발 손실을 방지할 수 있는 액체 수소 저장 장치 및 흡착 탱크에 관한 것이다.The present disclosure relates to a liquid hydrogen storage device and adsorption tank capable of preventing evaporation loss of liquid hydrogen.
수소는 산소와 화학적 반응을 일으켜 에너지를 내는 연료로서, 물이 반응 결과물로 나오는 청정 연료이다. 수소의 반응 과정에서 지구온난화나 환경 오염을 야기하는 부산물이 없기 때문에 친환경적인 에너지원으로 각광을 받고 있다. Hydrogen is a fuel that generates energy through a chemical reaction with oxygen, and is a clean fuel in which water is produced as a result of the reaction. Since there are no by-products that cause global warming or environmental pollution during the hydrogen reaction process, it is attracting attention as an eco-friendly energy source.
또한, 수소는 단위 질량 대비 에너지 밀도가 높기 때문에 미래의 에너지원으로 사용될 잠재력이 매우 높다.In addition, hydrogen has a high energy density per unit mass, so it has great potential to be used as a future energy source.
수소는 대기압에서 기체 상태 대비 밀도가 약 800배 높은 액체 상태로 저장하여 운송하는 것이 유리하다. 액체 수소나 액화천연가스(LNG) 등의 극저온 유체의 저장 및 운송에는 극저온 저장 탱크가 이용되는데, 이러한 극저온 저장 탱크는 단열재나 진공 등에 의해 단열이 되어있다. It is advantageous to store and transport hydrogen in liquid state, which has a density about 800 times higher than that of gaseous state at atmospheric pressure. Cryogenic storage tanks are used to store and transport cryogenic fluids such as liquid hydrogen or liquefied natural gas (LNG), and these cryogenic storage tanks are insulated with insulation materials or vacuum.
수소의 경우, 영하 253℃의 매우 낮은 극저온 영역에서 액체 상태를 유지한다. 때문에, 액체 상태로 저장 및 운송시 저장 탱크 내부로 외부 열이 유입되어 액체 상태의 수소가 지속적으로 기화 혹은 증발하고 이로 인해 저장 탱크의 내부 압력이 증가한다. 저장 탱크의 압력이 저장 한계 압력에 도달하게 되면, 벤트 라인(vent line)을 통해 기체 수소를 대기 중으로 방출하게 되는데 이 때 증발 손실이 발생한다. 따라서, 수소의 운송 효율을 높이기 위해서는 운송 중에 발생하는 증발 손실을 최소화해야 하며, 이를 해결하기 위한 기술이 필요한 실정이다.In the case of hydrogen, it remains in a liquid state at extremely low temperatures of -253°C. Therefore, when stored and transported in a liquid state, external heat flows into the storage tank, and the liquid hydrogen is continuously vaporized or evaporated, which increases the internal pressure of the storage tank. When the pressure in the storage tank reaches the storage limit pressure, gaseous hydrogen is released into the atmosphere through a vent line, and at this time, evaporation loss occurs. Therefore, in order to increase the transportation efficiency of hydrogen, evaporation loss that occurs during transportation must be minimized, and technology to solve this problem is needed.
본 개시는 액체 수소가 저장된 극저온 저장 탱크 내에서 기화하거나 또는 증발한 기체 수소를 저장 탱크와는 별개로 설치한 소형의 흡착 탱크로 이송 후 흡착시킴으로써, 대기 중으로 방출되는 액체 수소의 증발 손실을 최소화할 수 있는 액체 수소 저장 장치 및 흡착 탱크를 제공하는 것이다.The present disclosure is to minimize the evaporation loss of liquid hydrogen released into the atmosphere by transporting gaseous hydrogen that has vaporized or evaporated in a cryogenic storage tank where liquid hydrogen is stored to a small adsorption tank installed separately from the storage tank and adsorbing it. To provide a liquid hydrogen storage device and adsorption tank that can
한 특징에 따르면, 액체 수소 저장 장치는 액체 수소를 저장하고, 상기 액체 수소의 증발로 생성된 기체 수소가 배출되는 통풍관을 포함하는 액체 수소 탱크, 그리고 상기 액체 수소 탱크의 내부에 설치되어, 상기 기체 수소가 상기 통풍관으로 배출되지 않도록 상기 기체 수소를 흡착시키는 흡착제가 저장된 흡착 탱크를 포함한다.According to one feature, the liquid hydrogen storage device stores liquid hydrogen, includes a liquid hydrogen tank including a ventilation pipe through which gaseous hydrogen generated by evaporation of the liquid hydrogen is discharged, and is installed inside the liquid hydrogen tank, It includes an adsorption tank storing an adsorbent that adsorbs the gaseous hydrogen so that the gaseous hydrogen is not discharged into the ventilation pipe.
상기 흡착 탱크는, 내부에 상기 흡착제를 수용하는 본체, 그리고 상기 본체의 내부로 상기 기체 수소를 전달하는 통로를 형성하는 기체 수소 유입부를 포함하고, 상기 기체 수소 유입부는, 상기 기체 수소의 흡착 발열을 줄이기 위한 상기 기체 수소의 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환 과정을 촉진시키는 촉매제가 수용될 수 있다.The adsorption tank includes a main body accommodating the adsorbent therein, and a gaseous hydrogen inlet forming a passage for transferring the gaseous hydrogen into the interior of the main body, and the gaseous hydrogen inlet generates adsorption heat of the gaseous hydrogen. A catalyst that promotes the para-ortho conversion process of gaseous hydrogen to reduce the gaseous hydrogen may be accommodated.
상기 기체 수소 유입부는, 길이가 긴 관의 형태로 이루어져 상기 흡착 탱크를 적어도 한 번 감싸고, 상기 상기 관의 내부에 상기 촉매제가 충진 되어 있는 구조일 수 있다.The gaseous hydrogen inlet may be in the form of a long tube, surrounding the adsorption tank at least once, and the catalyst may be filled inside the tube.
상기 촉매제는, 산화철(Fe2O3) 또는 산화루테늄(RuO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The catalyst may include at least one of iron oxide (Fe2O3) or ruthenium oxide (RuO2).
상기 액체 수소 탱크는, 진공 단열층을 포함하고, 상기 흡착 탱크는, 상기 진공 단열층의 내측 상부에 설치될 수 있다.The liquid hydrogen tank may include a vacuum insulation layer, and the adsorption tank may be installed on an inner upper portion of the vacuum insulation layer.
상기 흡착 탱크는, 상기 통풍관이 설치된 지점과 소정의 거리만큼 떨어진 지점에 설치될 수 있다.The adsorption tank may be installed at a predetermined distance away from the point where the ventilation pipe is installed.
다른 특징에 따르면, 흡착 탱크는 액체 수소의 증발로 생성되는 기체 수소를 흡착시키는 흡착제를 내부에 수용하는 본체, 그리고 상기 본체의 외부로부터 상기 본체의 내부로 상기 기체 수소를 유입시키는 통로를 형성하는 기체 수소 유입부를 포함하고, 상기 액체 수소가 저장된 액체 수소 탱크의 내부에 설치될 수 있다.According to another feature, the adsorption tank includes a main body containing an adsorbent therein that adsorbs gaseous hydrogen generated by evaporation of liquid hydrogen, and a gas forming a passage for introducing the gaseous hydrogen from the outside of the main body into the inside of the main body. It may include a hydrogen inlet and be installed inside a liquid hydrogen tank where the liquid hydrogen is stored.
상기 기체 수소 유입부는, 상기 기체 수소의 흡착 발열을 줄이기 위한 상기 기체 수소의 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환 과정을 촉진시키는 촉매제가 내부에 수용될 수 있다.The gaseous hydrogen inlet may contain a catalyst that promotes the para-ortho conversion process of the gaseous hydrogen to reduce the adsorption heat of the gaseous hydrogen.
상기 기체 수소 유입부는, 내부에 상기 촉매제를 수용하는 긴 관의 형상일 수 있다.The gaseous hydrogen inlet may be in the shape of a long tube that accommodates the catalyst therein.
상기 기체 수소 유입부는, 상기 본체의 외부면을 적어도 한 번 감싸는 구조의 긴 관의 형상으로 이루어질 수 있다.The gaseous hydrogen inlet may be formed in the shape of a long tube that surrounds the outer surface of the main body at least once.
실시예에 따르면, 액체 수소가 저장된 액체 수소 탱크에서 액체 수소의 증발 또는 기화로 인해 발생하는 기체 수소를 액체 수소 탱크와 별개로 설치한 소형 흡착 탱크를 이용하여 흡착시킴으로써, 대기중으로 방출되는 기체 수소를 줄일 수 있다. 따라서, 운송 중 극저온 액체 수소 탱크에서 발생하는 증발 손실을 효과적으로 막을 수 있다.According to an embodiment, gaseous hydrogen generated due to evaporation or vaporization of liquid hydrogen in a liquid hydrogen tank in which liquid hydrogen is stored is adsorbed using a small adsorption tank installed separately from the liquid hydrogen tank, thereby reducing the gaseous hydrogen released into the atmosphere. It can be reduced. Therefore, evaporation loss occurring in the cryogenic liquid hydrogen tank during transportation can be effectively prevented.
또한, 증발된 극저온 기체 수소의 냉열을 이용하여 활성탄의 온도를 극저온 영역까지 낮추게 되면, 소형 흡착 탱크의 흡착 성능을 극대화할 수 있다.In addition, by lowering the temperature of activated carbon to the cryogenic range using the cold heat of evaporated cryogenic gas hydrogen, the adsorption performance of a small adsorption tank can be maximized.
또한, 극저온 액체 수소 탱크를 설치하여 장거리를 이동하는 트럭, 선박에 모두 적용될 수 있으며, 액체 수소 탱크보다 매우 작은 사이즈의 소형 흡착 탱크의 설치만으로 증발 손실을 막을 수 있어 구현 및/또는 설계상의 용이함을 제공할 수 있다.In addition, it can be applied to both trucks and ships that travel long distances by installing a cryogenic liquid hydrogen tank, and evaporation loss can be prevented simply by installing a small adsorption tank that is much smaller than the liquid hydrogen tank, making it easier to implement and/or design. can be provided.
도 1은 실시예에 따른 액체 수소 저장 장치의 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 기체 수소와 액체 수소의 밀도 차이를 설명하는 그래프이다.
도 3은 한 실시예에 따른 흡착 탱크의 구성도이다.
도 4는 실시예에 따른 흡착제의 온도/압력에 따른 수소 흡착량을 설명하는 그래프이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 흡착 탱크의 외부 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 흡착 탱크의 분해 단면도이다.1 is a configuration diagram of a liquid hydrogen storage device according to an embodiment.
Figure 2 is a graph explaining the difference in density between gaseous hydrogen and liquid hydrogen according to an embodiment.
Figure 3 is a configuration diagram of an adsorption tank according to one embodiment.
Figure 4 is a graph explaining the amount of hydrogen adsorption according to the temperature/pressure of the adsorbent according to the example.
Figure 5 is an external cross-sectional view of an adsorption tank according to another embodiment.
Figure 6 is an exploded cross-sectional view of an adsorption tank according to another embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present disclosure will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice them. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present disclosure in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "... unit", "... unit", and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.
본 명세서에서 "전송 또는 제공"은 직접적인 전송 또는 제공하는 것뿐만 아니라 다른 장치를 통해 또는 우회 경로를 이용하여 간접적으로 전송 또는 제공도 포함할 수 있다.In this specification, “transmission or provision” may include not only direct transmission or provision, but also indirect transmission or provision through another device or using a circuitous route.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.In this specification, expressions described as singular may be interpreted as singular or plural, unless explicit expressions such as “one” or “single” are used.
본 명세서에서 도면에 관계없이 동일한 도면번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는" 은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In this specification, the same reference numbers refer to the same elements regardless of the drawings, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements.
본 명세서에서, 1단, 2단 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 1단 구성요소는 2단 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 2단 구성요소도 1단 구성요소로 명명될 수 있다.In this specification, terms including ordinal numbers, such as 1st tier, 2nd tier, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present disclosure, a first-tier component may be referred to as a second-tier component, and similarly, a second-tier component may also be referred to as a first-tier component.
도 1은 실시예에 따른 액체 수소 저장 장치의 구성도이고, 도 2는 실시예에 따른 기체 수소와 액체 수소의 밀도 차이를 설명하는 그래프이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid hydrogen storage device according to an embodiment, and FIG. 2 is a graph explaining the difference in density between gaseous hydrogen and liquid hydrogen according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 액체 수소 저장 장치(100)는 액체 수소 탱크(101), 흡착(adsorption) 탱크(102), 벤트 라인(Vent line)(103), 충전/배수 라인(Fill and drain line)(104)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the liquid
액체 수소 탱크(101)는 진공 단열층(106)이 존재하는 이중벽 구조로 이루어진다. 액체 수소 탱크(101)는 내부에 평형 상태의 액체 수소를 저장한다. The
벤트 라인(103)은 액체 수소가 기화되거나 증발되어 발생하는 수소 기체를 외부로 배출하는 역할을 하는 배출관이다.The
충전/배수 라인(104)은 외부로부터 액체 수소를 유입 받고, 액체 수소를 외부로 배출하기 위한 역할을 한다.The filling/draining
도 2를 통해 알 수 있듯이, 액체 수소는 대기압에서 기체 상태 대비 밀도(Density)가 약 800배 높은 액체 상태로 저장하여 운송하는 것이 유리하다.As can be seen from Figure 2, it is advantageous to store and transport liquid hydrogen in a liquid state whose density is about 800 times higher than that of a gas state at atmospheric pressure.
그런데, 액체 수소는 외부에서 유입된 열에 의해 증발하여 기체 수소가 생성된다. 보통, 기체 수소는 액체 수소 탱크(101)의 통풍관인 벤트 라인(103)으로 배출된다. 본 발명의 실시예에서는, 벤트 라인(103)을 통해 외부로 배출되는 기체 수소를 줄이기 위해 흡착 탱크(102)를 설치하였다.However, liquid hydrogen is evaporated by heat introduced from the outside, creating gaseous hydrogen. Usually, gaseous hydrogen is discharged through the
흡착이란, 기체 등의 원자, 이온, 분자가 결합력에 의하여 흡착제(adsorbent) 표면에 달라붙는 현상이다.Adsorption is a phenomenon in which atoms, ions, and molecules of gases stick to the surface of an adsorbent by bonding force.
흡착 탱크(102)는 소형 용기일 수 있다. 흡착 탱크(102)는 액체 수소 탱크(101)의 내측 상부에 별개로 설치될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 흡착 탱크(102)는 벤트 라인(103)이 설치된 위치로부터 반대 위치 또는 소정 거리만큼 떨어져 설치될 수 있다. 벤트 라인(103)에는 외부로부터 열이 유입될 수 있다. 따라서, 벤트 라인(103)과 인접한 위치에 흡착 탱크(102)를 설치하면, 외부에서 유입되는 열로 인해 흡착 탱크(102)의 성능 저하가 유발될 수 있다. 그러므로, 흡착 탱크(102)는 벤트 라인(103)에 인접하지 않은 위치, 즉, 소정 거리만큼 떨어져 설치되는 것이 바람직하다. According to one embodiment, the
흡착 탱크(102)는 내부에 흡착제(105)를 저장한다. The
흡착제(105)는 기체 상태의 수소 입자를 물리적으로 흡착한다. The adsorbent 105 physically adsorbs gaseous hydrogen particles.
흡착제(105)는 활성탄(activated charcoal)이 사용될 수 있다. 활성탄은 대표적인 흡착제의 일종으로서, 활성탄 입자의 내부 기공(micropore)에 수소와 같은 기체를 흡착한다.The adsorbent 105 may be activated charcoal. Activated carbon is a type of representative adsorbent, and it adsorbs gases such as hydrogen into the internal pores (micropores) of activated carbon particles.
흡착 탱크(102)는 액체 수소 탱크(101)에서 증발하는 수소를 직접적으로 바로 흡착시켜 저장할 수 있다. 이처럼, 기화한 수소를 흡착제(105)를 통해 흡착시키면, 기존의 기체 수소의 밀도보다 훨씬 더 높은 밀도로 흡착제(105) 사이에 수소 분자를 저장할 수 있게 된다.The
도 3은 한 실시예에 따른 흡착 탱크의 구성도이고, 도 4는 실시예에 따른 흡착제의 온도/압력에 따른 수소 흡착량을 설명하는 그래프이다.FIG. 3 is a configuration diagram of an adsorption tank according to an embodiment, and FIG. 4 is a graph explaining the amount of hydrogen adsorption according to temperature/pressure of the adsorbent according to the embodiment.
도 3을 참조하면, 흡착 탱크(102)는 기체 수소 유입부(102a), 밸브(valve)(102b) 및 본체(102c)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
본체(102c)는 내부에 흡착제(105)를 수용하는 소형 용기 형상일 수 있다.The
기체 수소 유입부(102a)는 본체(102c)의 외부에서 본체(102c)의 내부로 기체 수소를 유입시키기 위한 통로를 형성한다. The
기체 수소 유입부(102a)의 일단에는 밸브(102b)가 장착되어 있고, 밸브(102b)를 통해 기체 수소를 유입시키거나 또는 차단할 수 있다. 또한, 밸브(102b)를 통해 기체 수소 유입량을 조절할 수도 있다.A
기체 수소 유입부(102a)는 길이가 긴 관의 형상일 수 있다. 기체 수소 유입부(102a)는 본체(102c)의 외부면을 감싸는 구조로 본체(102c)에 장착될 수 있다. 즉, 흡착 탱크(102)는 증발된 수소 기체를 받아들이는 관에 의해 감싸는 구조로 이루어진 소형 용기 형태일 수 있다.The
한편, 증발된 기체 수소의 온도는 영하 253℃에 가까운 매우 낮은 온도이므로 기체 수소와 흡착제의 열교환을 통해 흡착제의 온도를 극저온 영역까지 낮추게 된다. 이처럼, 극저온에 도달한 흡착제의 흡착량은 매우 커지게 되고, 지속적으로 증발되는 기체 수소를 대기 중으로 방출없이 효과적으로 처리할 수 있게 된다. 따라서, 안정적으로 극저온에서 흡착 반응을 하기 위해서는 흡착제의 흡착 발열을 줄여줄 수 있어야 한다.Meanwhile, the temperature of the evaporated gaseous hydrogen is very low, close to -253°C, so the temperature of the adsorbent is lowered to the cryogenic range through heat exchange between the gaseous hydrogen and the adsorbent. In this way, the adsorption amount of the adsorbent that has reached cryogenic temperature becomes very large, and gaseous hydrogen that is continuously evaporated can be effectively treated without being released into the atmosphere. Therefore, in order to carry out a stable adsorption reaction at extremely low temperatures, it is necessary to reduce the adsorption heat of the adsorbent.
도 4를 참조하면, 흡착제로 사용되는 활성탄의 수소, 즉, H2의 흡착량이 온도(T1, T2, T3, T4)와 압력(Pressure)에 의해 영향을 받음을 나타낸다. 활성탄에서의 흡착 현상은 극저온 영역에서 크게 발현이 되고, 온도가 내려갈수록 같은 질량의 활성탄이 더 많은 기체를 흡착할 수 있다. Referring to FIG. 4, it shows that the adsorption amount of hydrogen, that is, H 2 , of activated carbon used as an adsorbent is affected by temperature (T 1 , T 2 , T 3 , T 4 ) and pressure. The adsorption phenomenon in activated carbon occurs significantly in extremely low temperature areas, and as the temperature decreases, the same mass of activated carbon can adsorb more gas.
이 때, 기체 상태의 입자가 고체 표면에 붙는 반응은 에너지 준위가 더 낮아지며 안정화되는 반응이기 때문에, 물리적인 수소 흡착은 일반적으로 발열 반응이다. 따라서, 안정적으로 극저온에서 흡착 반응을 하기 위해서는 활성탄의 흡착 발열을 줄여줄 수 있어야 한다.At this time, since the reaction in which gaseous particles attach to a solid surface is a reaction in which the energy level is lowered and stabilized, physical hydrogen adsorption is generally an exothermic reaction. Therefore, in order to carry out a stable adsorption reaction at extremely low temperatures, it is necessary to reduce the adsorption heat of activated carbon.
평형 상태의 액체 수소는 20 K에서 99.8 %의 파라(para) 수소와 0.02 %의 오르쏘(ortho) 수소로 이루어져 있다. 액체 수소의 온도가 올라가게 되면 아주 서서히 파라(para) 수소가 오르쏘(ortho) 수소로 바뀌게 된다. 이 반응을 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환이라고 하며, 이 과정이 흡열 반응이다. Liquid hydrogen at equilibrium consists of 99.8% para hydrogen and 0.02% ortho hydrogen at 20 K. When the temperature of liquid hydrogen rises, para hydrogen very slowly changes into ortho hydrogen. This reaction is called para-ortho conversion, and this process is an endothermic reaction.
파라(para)-오르쏘(ortho) 변환의 흡열 반응을 이용하여 활성탄의 흡착 발열을 일부 줄여줄 수 있다. 이 때 신속한 para-ortho 변환을 촉진시키기 위해, 산화철(Fe2O3)이나 산화루테늄(RuO2)와 같은 촉매제를 이용할 수 있다.The adsorption heat of activated carbon can be partially reduced by using the endothermic reaction of para-ortho conversion. At this time, to promote rapid para-ortho conversion, a catalyst such as iron oxide (Fe2O3) or ruthenium oxide (RuO2) can be used.
실시예에 따르면, 기체 수소 유입부(102a)의 내부에는 촉매제(107)가 수용될 수 있다. 촉매제(107)는 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환을 촉진시킴으로써, 수소를 흡착하면서 생긴 발열의 일부를 처리할 수 있다. According to the embodiment, a
도 5는 다른 실시예에 따른 흡착 탱크의 외부 단면도이고, 도 6은 다른 실시예에 따른 흡착 탱크의 분해 단면도이다.Figure 5 is an external cross-sectional view of an adsorption tank according to another embodiment, and Figure 6 is an exploded cross-sectional view of an adsorption tank according to another embodiment.
도 5 및 도 6을 참조하면, 흡착제(105)를 내부에 저장한 흡착 탱크(102)는 긴 관 형상의 기체 수소 유입부(102a)가 본체(102c)의 외부면을 여러 번 감싸는 구조로 이루어진다. 액체 수소 탱크(도 1의 101)에서 증발한 기체 수소는 기체 수소 유입부(102a)로 유입되어 기체 수소 유입부(102a)를 통과한 후, 흡착 탱크(102)의 내부로 배출된다. 흡착 탱크(102)의 내부로 배출된 기체 수소는 흡착제(105)와 반응하여 흡착이 이루어진다. Referring to Figures 5 and 6, the
이때, 기체 수소 유입부(102a)의 길이를 길게 하여 본체(102c)의 외부면을 감싸는 횟수를 증가시키는 구조로 구현할 수 있다. 기체 수소 유입부(102a)의 길이를 길게 할수록 기화된 수소와 흡착제(105) 사이의 열교환 면적을 높일 수 있고, 동시에 충분한 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환을 일으키는 반응 경로를 제공할 수 있다. At this time, the length of the
따라서, 기화된 수소와 흡착제(105)의 활발한 열교환을 통해 흡착제(105)의 온도를 빠르게 낮출 수 있으므로, 결국, 수소의 냉열을 활용하여 흡착량을 극대화할 수 있게 된다.Therefore, the temperature of the adsorbent 105 can be quickly lowered through active heat exchange between the vaporized hydrogen and the adsorbent 105, ultimately making it possible to maximize the amount of adsorption by utilizing the cold heat of hydrogen.
이상 기재한 바와 같이, 트럭이나 선박과 같은 운송 수단에 설치되는 액체 수소가 저장된 탱크(101)에서 운송 도중 지속적으로 발생하는 기화 또는 증발된 기체 수소를 흡착시켜 대기 중으로 방출하는 수소의 양을 줄일 수 있다. As described above, the amount of hydrogen released into the atmosphere can be reduced by adsorbing vaporized or evaporated gaseous hydrogen continuously generated during transportation in the
이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the scope of the rights of the present disclosure is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present disclosure defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.
Claims (10)
상기 액체 수소 탱크의 내부에 설치되어, 상기 기체 수소가 상기 통풍관으로 배출되지 않도록 상기 기체 수소를 흡착시키는 흡착제가 저장된 흡착 탱크
를 포함하는, 액체 수소 저장 장치.A liquid hydrogen tank storing liquid hydrogen and including a ventilation pipe through which gaseous hydrogen produced by evaporation of the liquid hydrogen is discharged, and
An adsorption tank installed inside the liquid hydrogen tank and storing an adsorbent that adsorbs the gaseous hydrogen so that the gaseous hydrogen is not discharged into the ventilation pipe.
Including, liquid hydrogen storage device.
상기 흡착 탱크는,
내부에 상기 흡착제를 수용하는 본체, 그리고
상기 본체의 내부로 상기 기체 수소를 전달하는 통로를 형성하는 기체 수소 유입부를 포함하고,
상기 기체 수소 유입부는,
상기 기체 수소의 흡착 발열을 줄이기 위한 상기 기체 수소의 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환 과정을 촉진시키는 촉매제가 수용된, 액체 수소 저장 장치.In paragraph 1:
The adsorption tank is,
A main body that accommodates the adsorbent therein, and
It includes a gaseous hydrogen inlet forming a passage for delivering the gaseous hydrogen into the interior of the main body,
The gaseous hydrogen inlet,
A liquid hydrogen storage device containing a catalyst that promotes the para-ortho conversion process of the gaseous hydrogen to reduce the adsorption heat of the gaseous hydrogen.
상기 기체 수소 유입부는,
길이가 긴 관의 형태로 이루어져 상기 흡착 탱크를 적어도 한 번 감싸고, 상기 상기 관의 내부에 상기 촉매제가 충진 되어 있는 구조인, 액체 수소 저장 장치.In paragraph 2,
The gaseous hydrogen inlet,
A liquid hydrogen storage device structured in the form of a long tube, surrounding the adsorption tank at least once, and filling the inside of the tube with the catalyst.
상기 촉매제는,
산화철(Fe2O3) 또는 산화루테늄(RuO2) 중 적어도 하나를 포함하는, 액체 수소 저장 장치.In paragraph 2,
The catalyst is,
A liquid hydrogen storage device comprising at least one of iron oxide (Fe2O3) or ruthenium oxide (RuO2).
상기 액체 수소 탱크는, 진공 단열층을 포함하고,
상기 흡착 탱크는, 상기 진공 단열층의 내측 상부에 설치되는, 액체 수소 저장 장치.In paragraph 1:
The liquid hydrogen tank includes a vacuum insulation layer,
The adsorption tank is a liquid hydrogen storage device installed on the inner upper part of the vacuum insulation layer.
상기 흡착 탱크는,
상기 통풍관이 설치된 지점과 소정의 거리만큼 떨어진 지점에 설치되는, 액체 수소 저장 장치.In paragraph 1:
The adsorption tank is,
A liquid hydrogen storage device installed at a predetermined distance from the point where the ventilation pipe is installed.
상기 본체의 외부로부터 상기 본체의 내부로 상기 기체 수소를 유입시키는 통로를 형성하는 기체 수소 유입부를 포함하고,
상기 액체 수소가 저장된 액체 수소 탱크의 내부에 설치되는, 흡착 탱크.A main body containing an adsorbent therein that adsorbs gaseous hydrogen generated by evaporation of liquid hydrogen, and
It includes a gaseous hydrogen inlet forming a passage for introducing the gaseous hydrogen from the outside of the main body into the inside of the main body,
An adsorption tank installed inside the liquid hydrogen tank where the liquid hydrogen is stored.
상기 기체 수소 유입부는,
상기 기체 수소의 흡착 발열을 줄이기 위한 상기 기체 수소의 파라(para)-오르쏘(ortho) 변환 과정을 촉진시키는 촉매제가 내부에 수용된, 흡착 탱크.In paragraph 7:
The gaseous hydrogen inlet,
An adsorption tank containing a catalyst that promotes the para-ortho conversion process of gaseous hydrogen to reduce the adsorption heat of gaseous hydrogen.
상기 기체 수소 유입부는,
내부에 상기 촉매제를 수용하는 긴 관의 형상인, 흡착 탱크.In paragraph 8:
The gaseous hydrogen inlet,
An adsorption tank in the shape of a long tube containing the catalyst therein.
상기 기체 수소 유입부는,
상기 본체의 외부면을 적어도 한 번 감싸는 구조의 긴 관의 형상으로 이루어진, 흡착 탱크.
In paragraph 9:
The gaseous hydrogen inlet,
An adsorption tank in the shape of a long tube that surrounds the outer surface of the main body at least once.
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- 2022-04-21 KR KR1020220049631A patent/KR102748091B1/en active Active
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