마이크로채널 탈수소 화학반응기에서 수소화붕소나트륨 수용액의 계면마찰에 대한 실험연구 (Experimental Study of Interfacial Friction in NaBH4 Solution in Microchannel Dehydrogenation Reactor)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 38권 / 2호 / 139 ~ 146페이지
· 저자명 : 최석현, 황승식, 이희준

초록

수소화붕소나트륨은 수소 에너지를 저장 및 공급할 수 있는 안정된 금속 물질이다. 본 논문에서는 탈수소 화학반응기 유로 설계를 위해 수력학적 직경 461 μm 를 가지는 마이크로채널에서 수소화붕소나트륨 수용액의 탈수소 화학반응이 일어날 때 수용액과 수소 기체 간의 이상유동 계면마찰에 대하여 실험연구를 수행하였다. 화학반응기 마이크로채널은 직사각 단면으로 높이 300 μm, 너비 1 mm, 길이 50 mm 로 실리콘 웨이퍼에 공정되었으며, 가수분해 촉진을 위해 루테늄을 촉매로서 100 nm 두께로 채널 표면에 증착하였다. 가시화 결과 Re 수 30 이하에서 기포유동 양상이 관측되었다. 이상마찰승수는 기포율에 선형적으로 비례하며, 탈수소 화학반응기를 설계할 때 계면마찰에 영향을 미치는 수용액의 초기농도, 촉매 화학반응률, 체류시간을 고려해야 된다.

영어초록

Sodium borohydride (NaBH4) is considered as a secure metal hydride for hydrogen storage and supply. In this study, the interfacial friction of two-phase flow in the dehydrogenation of aqueous NaBH4 solution in a microchannel with a hydraulic diameter of 461 μm is investigated for designing a dehydrogenation chemical reactor flow passage. Because hydrogen gas is generated by the hydrolysis of NaBH4 in the presence of a ruthenium catalyst, two different flow phases (aqueous NaBH4 solution and hydrogen gas) exist in the channel. For experimental studies, a microchannel was fabricated on a silicon wafer substrate, and 100-nm ruthenium catalyst was deposited on three sides of the channel surface. A bubbly flow pattern was observed. The experimental results indicate that the two-phase multiplier increases linearly with the void fraction, which depends on the initial concentration, reaction rate, and flow residence time.

참고자료

· 없음