KR20140112644A - Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore Platform - Google Patents
Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore PlatformInfo
- Publication number
- KR20140112644A KR20140112644A KR1020130026451A KR20130026451A KR20140112644A KR 20140112644 A KR20140112644 A KR 20140112644A KR 1020130026451 A KR1020130026451 A KR 1020130026451A KR 20130026451 A KR20130026451 A KR 20130026451A KR 20140112644 A KR20140112644 A KR 20140112644A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- water
- ship
- generated
- offshore structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
- B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
- B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
- B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/40—Fuel cell technologies in production processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부와, 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부를 포함함으로써, 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 배기가스 중의 이산화탄소 및 유기폐수를 처리할 수 있는 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power generation system and a power generation method for a ship or an offshore structure equipped with a dual fuel cell, and more particularly, And a microbial fuel cell unit which captures electrons generated by decomposition of organic matters of microbes from organic wastewater generated in a ship or an offshore structure and generates electricity by generating water, The present invention relates to a power generation system and a power generation system for a ship or an offshore structure capable of treating carbon dioxide and organic wastewater in exhaust gas.
일반적으로 화석연료의 사용 증가에 따라 대량으로 배출되는 이산화탄소는 지구온난화 현상을 발생하는 원인 중의 하나인 온실가스(Greenhouse Gas, GHG) 중 하나로 지정되어 있다.In general, carbon dioxide, which is emitted in large quantities as the use of fossil fuels increases, is designated as one of greenhouse gas (GHG), one of the causes of global warming.
이산화탄소의 지구온난화지수는 다른 온실가스에 비하여 낮지만 전체 온실가스 배출량의 약 80%를 차지하는 점과 배출량을 규제 가능하다는 점에서 매우 중요한 온실가스로 분류되고 있다.The global warming index of carbon dioxide is lower than other greenhouse gases, but it is classified as a very important greenhouse gas in that it accounts for about 80% of total greenhouse gas emissions and regulates emission.
따라서, 다양한 국제 협약을 통하여 각국에서 온실가스의 배출을 저감하도록 규제하고 있으며, 이로부터 파생되는 기술 중 하나로 각종 산업현장, 즉 공업단지, 항만, 공항 및 화력발전소 등지에서 발생하는 이산화탄소를 회수하여 별도의 장소에 격리 저장함으로써, 대기 중에 방출되는 이산화탄소의 량을 저감시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하고 있다.Therefore, it is regulated to reduce greenhouse gas emissions in various countries through various international agreements. One of the technologies derived from this is the recovery of carbon dioxide from various industrial sites such as industrial complexes, ports, airports and thermal power plants. A carbon dioxide treatment technique for reducing the amount of carbon dioxide released into the atmosphere is emerging.
한편 축산 폐수, 공장 폐수, 음식물 쓰레기의 침출수, 하수 슬러지 등 유기물 함량이 높은 유기성 폐수가 산업 및 생활 현장 곳곳에서 발생하는데, 이러한 유기성 폐수가 효율적으로 이용되지 못함으로써, 유기성 폐수 내에 포함된 에너지가 그대로 사장되며 유기성 폐수의 처리 비용이 소요되고, 환경 오염도 초래하게 된다. 이에 따라 유기성 폐수를 효율적으로 활용할 수 있는 방안이 요구된다. On the other hand, organic wastewater having a high content of organic matter such as livestock wastewater, plant wastewater, food wastewater leachate, sewage sludge and the like is generated in various industrial and living sites. Since such organic wastewater can not be efficiently used, And the cost of treating organic wastewater is high and environmental pollution is caused. Therefore, there is a need for a method for efficiently utilizing organic wastewater.
운항 중인 선박 또는 해양구조물에서도, 화석연료를 이용하는 선박 또는 해양구조물의 추진기관 등의 내연기관에서 발생하는 배기가스에 함유된 많은 양의 이산화탄소가 대기로 방출되며, 선박 또는 해양구조물에서는 각종 공정 및 생활 하수 등으로 유기물 함량이 높은 폐수가 발생한다. 선박 또는 해양구조물의 한정된 공간으로 인해 이러한 이산화탄소와 폐수를 저장해 두는 데에는 공간상의 제약이 따르며, 대기 및 바다에 배출할 경우 발생할 수 있는 환경 오염과 국가간 분쟁 위험 등이 문제될 수 있다. 따라서 이러한 이산화탄소와 유기성 폐수를 효과적으로 처리할 수 있는 방안이 필요하다. A large amount of carbon dioxide contained in the exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as a ship using a fossil fuel or a propulsion engine of an offshore structure is discharged to the atmosphere in ships or an offshore structure in operation, Wastewater having a high organic matter content is generated by sewage or the like. Due to the limited space of the ship or offshore structures, the storage of these carbon dioxide and wastewater is limited by space, and environmental pollution and the risk of cross-border disputes may arise when discharged into the atmosphere or the sea. Therefore, there is a need for an effective treatment of such carbon dioxide and organic wastewater.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 또는 해양구조물에 마련되는 발전 시스템에 있어서, According to an aspect of the present invention, in a power generation system provided in a ship or an offshore structure,
태양광을 흡수하고, 상기 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부; A solar photovoltaic fuel cell part for absorbing sunlight, decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of the ship or an offshore structure, and generating hydrogen by decomposition of water;
상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부; 및A microbial fuel cell unit which catches electrons generated by decomposition of organic matter of microorganisms from organic wastewater generated in the ship or an offshore structure and reduces the water to generate electricity; And
상기 태양광 연료전지부 또는 미생물 연료전지부로부터 생산된 전기를 공급받아 충전되는 축전부를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템이 제공된다.And a power storage unit that is charged with electricity generated from the solar cell fuel cell unit or the microbial fuel cell unit.
상기 태양광 연료전지부는 상기 내연기관에서 발생하는 이산화탄소를 저장하는 저장탱크와, 선박 또는 해양구조물에 마련되며 물이 저장되는 청수탱크와, 상기 저장탱크 및 청수탱크로부터 이산화탄소 및 물을 공급받는 분해부를 포함하되, 상기 분해부는 산화세륨이 마련되어, 이산화탄소 및 물을 공급받아 상기 분해부의 온도가 낮아지면 상기 산화세륨이 상기 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착할 수 있다.The solar fuel cell unit includes a storage tank for storing carbon dioxide generated in the internal combustion engine, a fresh water tank provided in the ship or an offshore structure for storing water, and a decomposition unit for supplying carbon dioxide and water from the storage tank and fresh water tank. Wherein the decomposing portion is made of cerium oxide, and when the temperature of the decomposing portion is lowered by supplying carbon dioxide and water, the cerium oxide can adsorb oxygen from the carbon dioxide and water.
상기 태양광 연료전지부는 태양광을 흡수하고 집열하여 상기 분해부를 가열하는 집열부와, 상기 분해부에서 물이 분해되어 발생하는 수소를 공급받아 발전하는 수소 연료전지를 더 포함할 수 있다.The photovoltaic fuel cell unit may further include a collecting part for collecting and collecting sunlight to heat the decomposing part, and a hydrogen fuel cell for generating electricity by receiving hydrogen generated by decomposition of water in the decomposing part.
상기 미생물 연료전지부는 상기 유기폐수를 저장하는 폐수저장탱크와, 상기 폐수저장탱크로부터 상기 유기폐수를 공급받아 미생물로 분해하는 전해조와, 상기 전해조에 마련되며 상기 미생물로 분해시 상기 유기폐수에서 발생하는 전자를 포획하는 음극부와, 상기 전해조에 마련되며 상기 음극부에서 포획된 전자를 전달받아 물로 환원시키는 양극부를 포함할 수 있다.The microbial fuel cell unit includes a wastewater storage tank for storing the organic wastewater, an electrolytic bath for receiving the organic wastewater from the wastewater storage tank and decomposing the organic wastewater into microorganisms, and an electrolytic bath provided in the electrolytic bath, A cathode part for capturing electrons and an anode part which is provided in the electrolytic bath and receives electrons captured by the cathode part and reduces it to water.
상기 미생물 연료전지부는 상기 음극부와 양극부의 전위차로 발생하는 전기를 공급받아 승압시키는 승압부를 더 포함할 수 있다.The microbial fuel cell unit may further include a step-up unit for receiving and boosting electricity generated by a potential difference between the cathode unit and the anode unit.
상기 음극부 및 양극부는 흑연, 다공성 탄소, 백금 및 유리상탄소 중 어느 하나로 이루어진 전극을 포함할 수 있다.The cathode portion and the anode portion may include electrodes made of any one of graphite, porous carbon, platinum and glassy carbon.
상기 축전부에서 충전된 전기는 상기 선박 또는 해양구조물의 추진시스템 또는 유틸리티(utility)설비로 공급될 수 있다.The electricity charged in the power storage unit may be supplied to a propulsion system or utility facility of the ship or offshore structure.
상기 태양광 연료전지부는 상기 내연기관에서 발생하는 배기를 배출시키는 배기시스템의 일측부에 마련되고, 상기 미생물 연료전지부는 상기 선박 또는 해양구조물의 거주구 하부에 마련될 수 있다.
The photovoltaic fuel cell unit may be provided at one side of an exhaust system for discharging exhaust gas generated from the internal combustion engine, and the microbial fuel cell unit may be provided at a lower portion of a residence of the ship or an offshore structure.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 발전 시스템이 마련되어, 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 이산화탄소 및 유기폐수를 처리하고 발전하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a ship or an offshore structure, wherein the above-described power generation system is provided to treat and generate carbon dioxide and organic wastewater generated from a ship or an offshore structure.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선박 또는 해양구조물의 발전 방법에 있어서, According to another aspect of the present invention, in a method of generating a ship or an offshore structure,
1) 태양광을 흡수하고, 상기 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 단계;1) absorbing sunlight, decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of the ship or an offshore structure, and generating water by decomposition to generate hydrogen;
2) 상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 단계; 및 2) capturing electrons generated by organic matter decomposition of microorganisms from organic wastewater generated in the ship or an offshore structure and reducing the water to generate electricity; And
3) 상기 단계 1) 또는 2)로부터 생산된 전기를 공급받아 축전하는 단계를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 방법이 제공된다.3) A method of generating a vessel or an offshore structure equipped with a dual fuel cell including the step of storing electricity supplied from the step 1) or 2) is provided.
상기 단계 1)에서 태양광으로 집열하여 산화세륨을 포함하는 용기를 가열한 후 상기 용기에 상기 이산화탄소 및 물을 공급하여 온도를 낮추면 상기 산화세륨이 상기 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착하여 상기 이산화탄소 및 물을 분해할 수 있다.The cerium oxide adsorbs oxygen from the carbon dioxide and the water to form the carbon dioxide and water, and the cerium oxide absorbs oxygen from the carbon dioxide and water, Can be disassembled.
본 발명의 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템은, 태양광을 흡수하고, 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부와, 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부를 포함함으로써, 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 이산화탄소 및 유기폐수를 효과적으로 처리 및 활용하고, 선박 또는 해양구조물에 필요한 전기를 공급할 수 있게 된다. The power generation system of a ship or an offshore structure equipped with a dual fuel cell of the present invention absorbs sunlight and decomposes carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of a ship or an offshore structure, And a microbial fuel cell unit that captures electrons generated by decomposition of organic matters of microbes from organic wastewater generated in a ship or an offshore structure and generates electricity by reducing it to water, It is possible to effectively treat and utilize the organic wastewater, and to supply electricity necessary for the ship or an offshore structure.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템의 개념을 개략적으로 도시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows the concept of a power generation system for a marine structure equipped with a dual fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물(S)의 발전 시스템의 개념을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows a concept of a power generation system of a marine structure (S) equipped with a dual fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물(S)의 발전 시스템은, 선박 또는 해양구조물(S)에 마련되는 발전 시스템에 있어서, 태양광을 흡수하고, 선박 또는 해양구조물(S)의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부(100)와, 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부(200)와, 태양광 연료전지부(100) 또는 미생물 연료전지부(200)로부터 생산된 전기를 공급받아 충전되는 축전부(300)를 포함한다.1, a power generating system of a ship or an offshore structure S equipped with a dual fuel cell according to the present embodiment is a power generating system provided on a ship or an offshore structure S, (100) for decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of a ship or an offshore structure (S) and generating electricity as hydrogen generated by decomposition of water, and a fuel cell unit A microbial fuel cell unit 200 for capturing and generating electrons generated upon decomposition of organic matter of microorganisms from the generated organic wastewater and generating electricity; And a
즉, 본 실시예는 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 배기가스에 포함된 이산화탄소와, 선내에서 발생하는 각종 유기폐수를 선박 또는 해양구조물(S) 자체에서 처리할 수 있도록 하는 동시에, 이러한 이산화탄소 및 유기폐수로부터 전기를 생산하여 선박 또는 해양구조물(S)의 전기 소비처(400)에 공급할 수 있도록 한다. That is, the present embodiment enables the carbon dioxide contained in the exhaust gas generated in the ship or the offshore structure S and various organic wastewater generated in the ship to be treated in the ship or the offshore structure S itself, And organic wastewater to be supplied to the electricity consuming place (400) of the ship or the offshore structure (S).
예를 들어, 전기 소비처(400)는 선박 또는 해양구조물(S)의 추진시스템이나 유틸리티(utility) 설비(미도시)일 수 있으며, 전기를 공급받을 수 있는 추진시스템의 일 예로 디젤기관과 아지포드형 추진기를 포함하는 추진 시스템일 수 있다.For example,
본 실시예의 태양광 연료전지부(100)는 선박 또는 해양구조물의 추진엔진을 포함한 내연기관(미도시)에서 발생하는 이산화탄소를 저장하는 저장탱크(110)와, 선박 또는 해양구조물(S)에 마련되며 물이 저장되는 청수탱크(120)와, 저장탱크(110) 및 청수탱크(120)로부터 이산화탄소 및 물을 공급받는 분해부(130)를 포함하되, 분해부(130)는 산화세륨이 마련되어, 이산화탄소 및 물을 공급받아 분해부(130)의 온도가 낮아지면 산화세륨이 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착할 수 있다.The solar photovoltaic
태양광 연료전지부(100)는 태양광을 흡수하고 집열하여 분해부(130)를 가열하는 집열부(140)와, 분해부(130)에서 물이 분해되어 발생하는 수소를 공급받아 발전하는 수소 연료전지(150)를 더 포함할 수 있다.The solar
산화금속의 일종인 산화세륨은 세리아라고도 불리는데, 온도가 높을 때 산소를 배출하고, 온도가 낮아지면 산소를 흡착하는 특성을 지닌다. 따라서 이러한 세리아를 분해부(130)의 용기(미도시) 내벽에 마련하여, 집열부(140)를 통해 태양광을 집열하여 가열한 상태에서 저장탱크(110) 및 청수탱크(120)로부터 물과 이산화탄소를 분해부(130)의 용기 내에 투입하면, 온도가 낮아지면서 물과 이산화탄소로부터 세리아가 산소를 흡착하게 되며, 이때 수소 및 일산화탄소 등이 생성된다. Cerium oxide, which is a type of metal oxide, is also called ceria. It has a characteristic of discharging oxygen at high temperature and adsorbing oxygen when temperature is low. Accordingly, the ceria may be provided on the inner wall of the container (not shown) of the
본 실시예는 이렇게 생성된 수소를 수소 연료전지(150)의 연료로 공급하여 전기를 생산하게 된다. 수소 연료전지(150)의 애노드 측에, 분해부(130)에서 생성된 수소를 연료로 공급하게 되는데, 수소 연료전지(150)는 공지된 수소-산소 연료전지일 수 있다.The hydrogen produced in this embodiment is supplied as fuel to the
본 실시예의 수소 연료전지(150)에는 분해부(130)로부터의 수소 공급량을 보충할 수 있도록, 공지된 수소-산소 연료전지와 같이 수증기 개질을 통해 수소를 공급할 수 있는 개질부(미도시)가 추가로 마련될 수 있는데, 분해부(130)에서 발생하는 일산화탄소는 수소 연료전지(150)의 개질부(미도시)에 공급하여 수증기 개질에 이용할 수 있고, 별도로 저장하거나 대기중에 배출할 수도 있다.The
본 실시예에서 미생물 연료전지부(200)는 전기화학적 활성 미생물을 통해 유기폐수의 유기물 분해시 발생하는 에너지를 전기 에너지로 전환함으로써 전기를 생산하게 된다. 이를 위해 미생물 연료전지부(200)는 유기폐수를 저장하는 폐수저장탱크(210)와, 폐수저장탱크(210)로부터 유기폐수를 공급받아 미생물로 분해하는 전해조(220)와, 전해조(220)에 마련되며 미생물로 분해시 유기폐수에서 발생하는 전자를 포획하는 음극부(미도시)와, 전해조(220)에 마련되며 음극부에서 포획된 전자를 전달받아 물로 환원시키는 양극부(미도시)를 포함할 수 있다.In this embodiment, the microbial fuel cell unit 200 produces electricity by converting the energy generated by the decomposition of the organic matter of the organic wastewater into the electric energy through the electrochemically active microorganism. The microbial fuel cell unit 200 includes a
전해조(220)에는 음극부(미도시), 양극부(미도시) 및 이들 사이에 배치되는 이온 교환막(미도시)이 마련될 수 있다. 음극부에서는 유기폐수에 존재하는 전기화학적 활성 미생물이 전극에 부착되어 유기물을 분해하면서 배양되는데, 이때 발생하는 에너지로부터 생성된 전자를 포획하여 외부 회로(미도시)를 통해 양극부로 전달된다. 수소 이온은 이온 교환막을 통해 양극부로 이동한다. The electrolytic bath 220 may be provided with a cathode portion (not shown), an anode portion (not shown), and an ion exchange membrane (not shown) disposed therebetween. In the cathode part, an electrochemically active microorganism existing in the organic wastewater adheres to the electrode and is cultivated while decomposing organic matter. The electrons generated from energy generated at this time are captured and transferred to the anode part through an external circuit (not shown). Hydrogen ions migrate to the anode via the ion exchange membrane.
양극부에서는 공기를 지속적으로 공급받아 원활한 전기화학반응이 일어나게 되며, 수소 이온이 외부 회로를 통해 전달된 전자를 통해 물로 환원된다.In the anode part, air is continuously supplied and a smooth electrochemical reaction takes place. Hydrogen ions are reduced to water through electrons transferred through an external circuit.
이와 같은 산화-환원 반응을 통한 전위차에 의해 전기가 생산된다. Electricity is produced by the potential difference through the oxidation-reduction reaction.
미생물 연료전지부(200)는 음극부와 양극부의 전위차로 발생하는 전기를 공급받아 승압시키는 승압부(230)를 더 포함할 수 있으며, 음극부 및 양극부는 흑연, 다공성 탄소, 백금 및 유리상탄소 중 어느 하나로 이루어진 전극(미도시)을 포함할 수 있다.The microbial fuel cell unit 200 may further include a voltage-up
미생물 연료전지부(200)는 복수로 마련하여 직렬 또는 병렬로 연결함으로써, 전압와 전류를 높일 수 있고, 생산된 전기는 승압부(230)를 통해 저전압에서 고전압으로 승압시킨다.A plurality of microbial fuel cell units 200 are connected in series or in parallel, thereby increasing the voltage and current, and the produced electricity is boosted from a low voltage to a high voltage through the voltage-
태양광 연료전지부(100)와 미생물 연료전지부(200)는 선박 또는 해양구조물(S)에서 배치 위치가 한정되는 것은 아니지만, 태양광 연료전지부(100)는 내연기관(미도시)에서 발생하는 배기를 배출시키는 배기시스템(미도시)의 일측부에 마련되고, 미생물 연료전지부(200)는 선박 또는 해양구조물(S)의 거주구(미도시) 하부에 마련되는 것이 가장 적합할 수 있다. 배기시스템의 일측부 또는 근접한 위치에 마련되어야 내연기관에서 발생하는 배기 중의 이산화탄소를 태양광 연료전지부(100)로 공급하는데 유리하고, 미생물 연료전지부(200)에서 분해하는 각종 유기물을 포함하는 유기폐수는 선박 또는 해양구조물(S)의 거주구에서 많이 발생하므로 거주구 하부 또는 거주구에 근접하여 배치되어야 유기폐수를 공급하기 유리하다.
Although the positions of the solar cell
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 발전 시스템이 마련되어, 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 이산화탄소 및 유기폐수를 처리하고 발전하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물(S)이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a ship or an offshore structure (S), characterized in that the aforementioned power generation system is provided to treat and generate carbon dioxide and organic wastewater generated in a ship or offshore structure (S).
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선박 또는 해양구조물(S)의 발전 방법에 있어서, According to another aspect of the present invention, in a method of generating a ship or an offshore structure S,
1) 태양광을 흡수하고, 선박 또는 해양구조물(S)의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 단계;1) absorbing solar light, decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of a ship or an offshore structure (S), and generating water as decomposed hydrogen;
2) 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 단계; 및 2) capturing electrons generated during decomposition of organic matters of microorganisms from organic wastewater generated in a ship or an offshore structure (S) and reducing the water to water to generate electricity; And
3) 단계 1) 또는 2)로부터 생산된 전기를 공급받아 축전하는 단계를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물(S)의 발전 방법이 제공된다.3) Providing a method of generating a vessel or an offshore structure (S) equipped with a dual fuel cell including a step of receiving and storing electricity produced from the step 1) or 2).
단계 1)에서 태양광으로 집열하여 산화세륨을 포함하는 용기를 가열한 후 용기에 이산화탄소 및 물을 공급하여 온도를 낮추면 산화세륨이 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착하여 이산화탄소 및 물을 분해할 수 있다.
When the temperature of the container containing cerium oxide is reduced by supplying carbon dioxide and water to the container by collecting sunlight in step 1), cerium oxide adsorbs oxygen from carbon dioxide and water to decompose carbon dioxide and water.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예의 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물(S)의 발전 시스템은, 태양광을 흡수하고 집열하여 산화세륨을 통해, 선박 또는 해양구조물(S)의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부(100)와, 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부(200)를 포함한다. 이와 같은 시스템을 통해 선박 또는 해양구조물(S)에서 발생하는 이산화탄소 및 유기폐수를 효과적으로 처리 및 활용함으로써 이산화탄소 및 유기폐수의 처리비용을 절감하고 환경 오염을 방지하는 친환경 선박 또는 해양구조물(S)을 구현할 수 있고, 선박 또는 해양구조물(S)의 배기가스와 폐수로부터 전기를 생산하여 선박 또는 해양구조물(S)에 필요한 전기도 공급할 수 있게 된다.
As described above, the power generation system of a ship or an offshore structure (S) equipped with the dual fuel cell of the present embodiment absorbs sunlight and collects the sunlight to be collected in the internal combustion engine of the ship or offshore structure (S) (100) for decomposing the generated carbon dioxide and water and generating hydrogen by decomposition of water, and an electron generator (100) for decomposing organic matter of the microorganisms from the organic wastewater generated in the ship or offshore structure And a microbial fuel cell unit 200 that generates electricity by capturing and reducing water. Through such a system, an eco-friendly ship or offshore structure (S) that reduces the cost of treating carbon dioxide and organic wastewater and prevents environmental pollution by effectively treating and utilizing carbon dioxide and organic wastewater generated from ship or offshore structure (S) And it is possible to supply electricity necessary for the ship or the offshore structure (S) by producing electricity from the exhaust gas of the ship or the offshore structure (S) and the wastewater.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
S: 선박 또는 해양구조물
100: 태양광 연료전지부
110: 저장탱크
120: 청수탱크
130: 분해부
140: 집열부
150: 수소 연료전지
200: 미생물 연료전지부
210: 폐수저장탱크
220: 전해조
230: 승압부
300: 축전부
400: 전기 소비처S: Ship or offshore structure
100: Photovoltaic fuel cell unit
110: Storage tank
120: fresh water tank
130: decomposition unit
140:
150: Hydrogen fuel cell
200: Microbial fuel cell section
210: Wastewater storage tank
220: electrolytic cell
230:
300:
400: Electric consumer
Claims (11)
태양광을 흡수하고, 상기 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 태양광 연료전지부;
상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 미생물 연료전지부; 및
상기 태양광 연료전지부 또는 미생물 연료전지부로부터 생산된 전기를 공급받아 충전되는 축전부를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.In a power generation system provided on a ship or offshore structure,
A solar photovoltaic fuel cell part for absorbing sunlight, decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of the ship or an offshore structure, and generating hydrogen by decomposition of water;
A microbial fuel cell unit which catches electrons generated by decomposition of organic matter of microorganisms from organic wastewater generated in the ship or an offshore structure and reduces the water to generate electricity; And
And a power storage unit that is charged by receiving electricity generated from the solar cell fuel cell unit or the microbial fuel cell unit.
상기 내연기관에서 발생하는 이산화탄소를 저장하는 저장탱크;
선박 또는 해양구조물에 마련되며 물이 저장되는 청수탱크; 및
상기 저장탱크 및 청수탱크로부터 이산화탄소 및 물을 공급받는 분해부를 포함하되,
상기 분해부는 산화세륨이 마련되어, 이산화탄소 및 물을 공급받아 상기 분해부의 온도가 낮아지면 상기 산화세륨이 상기 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착하는 것을 특징으로 하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.2. The fuel cell system according to claim 1,
A storage tank for storing carbon dioxide generated in the internal combustion engine;
A fresh water tank provided in a ship or an offshore structure and storing water; And
And a decomposition unit for receiving carbon dioxide and water from the storage tank and fresh water tank,
Wherein the decomposing portion is made of cerium oxide and when the temperature of the decomposing portion is lowered by supplying carbon dioxide and water, the cerium oxide adsorbs oxygen from the carbon dioxide and water. system.
태양광을 흡수하고 집열하여 상기 분해부를 가열하는 집열부; 및
상기 분해부에서 물이 분해되어 발생하는 수소를 공급받아 발전하는 수소 연료전지를 더 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.3. The fuel cell system according to claim 2,
A collector for absorbing sunlight and collecting heat to heat the decomposed part; And
And a hydrogen fuel cell that generates electricity by receiving hydrogen generated by decomposition of water in the decomposition unit.
상기 유기폐수를 저장하는 폐수저장탱크;
상기 폐수저장탱크로부터 상기 유기폐수를 공급받아 미생물로 분해하는 전해조;
상기 전해조에 마련되며 상기 미생물로 분해시 상기 유기폐수에서 발생하는 전자를 포획하는 음극부; 및
상기 전해조에 마련되며 상기 음극부에서 포획된 전자를 전달받아 물로 환원시키는 양극부를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the microbial fuel cell unit
A wastewater storage tank for storing the organic wastewater;
An electrolytic bath for receiving the organic wastewater from the wastewater storage tank and decomposing the organic wastewater into microorganisms;
A cathode unit provided in the electrolytic cell and capturing electrons generated from the organic wastewater when decomposed by the microorganism; And
And a cathode part provided in the electrolytic cell and adapted to receive electrons captured by the cathode part and reduce the water to water.
상기 음극부와 양극부의 전위차로 발생하는 전기를 공급받아 승압시키는 승압부를 더 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the microbial fuel cell unit
And a step-up unit for supplying and boosting electricity generated by a potential difference between the cathode unit and the anode unit.
상기 음극부 및 양극부는 흑연, 다공성 탄소, 백금 및 유리상탄소 중 어느 하나로 이루어진 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the cathode portion and the anode portion include electrodes made of any one of graphite, porous carbon, platinum and glassy carbon.
상기 축전부에서 충전된 전기는 상기 선박 또는 해양구조물의 추진시스템 또는 유틸리티(utility)설비로 공급되는 것을 특징으로 하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the electricity charged in the power storage unit is supplied to a propulsion system or a utility facility of the ship or an offshore structure.
상기 태양광 연료전지부는 상기 내연기관에서 발생하는 배기를 배출시키는 배기시스템의 일측부에 마련되고, 상기 미생물 연료전지부는 상기 선박 또는 해양구조물의 거주구 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the photovoltaic fuel cell unit is provided at one side of an exhaust system for discharging exhaust gas generated from the internal combustion engine and the microbial fuel cell unit is provided at a lower portion of the housing of the ship or an offshore structure. Power generation system of a ship or an offshore structure fitted.
1) 태양광을 흡수하고, 상기 선박 또는 해양구조물의 내연기관에서 발생하는 이산화탄소 및 물을 분해하며, 물이 분해되어 발생하는 수소로 발전하는 단계;
2) 상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 유기폐수로부터 미생물의 유기물 분해시 발생하는 전자를 포획하고 물로 환원시켜 발전하는 단계; 및
3) 상기 단계 1) 또는 2)로부터 생산된 전기를 공급받아 축전하는 단계를 포함하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 방법.In the method of generating a ship or offshore structure,
1) absorbing sunlight, decomposing carbon dioxide and water generated in an internal combustion engine of the ship or an offshore structure, and generating water by decomposition to generate hydrogen;
2) capturing electrons generated by organic matter decomposition of microorganisms from organic wastewater generated in the ship or an offshore structure and reducing the water to generate electricity; And
3) A method of generating a vessel or an offshore structure equipped with a two-way fuel cell, comprising the steps of: receiving electricity generated from the step 1) or 2);
상기 단계 1)에서 태양광으로 집열하여 산화세륨을 포함하는 용기를 가열한 후 상기 용기에 상기 이산화탄소 및 물을 공급하여 온도를 낮추면 상기 산화세륨이 상기 이산화탄소 및 물로부터 산소를 흡착하여 상기 이산화탄소 및 물을 분해하는 것을 특징으로 하는 이원 연료전지를 장착한 선박 또는 해양구조물의 발전 방법.11. The method of claim 10,
The cerium oxide adsorbs oxygen from the carbon dioxide and the water to form the carbon dioxide and water, and the cerium oxide absorbs oxygen from the carbon dioxide and water, Wherein the method comprises the steps of: disassembling the fuel cell;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130026451A KR20140112644A (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore Platform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130026451A KR20140112644A (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore Platform |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140112644A true KR20140112644A (en) | 2014-09-24 |
Family
ID=51757430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130026451A Withdrawn KR20140112644A (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore Platform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140112644A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102093169B1 (en) | 2019-01-08 | 2020-03-25 | 울산과학기술원 | Propulsion power producing system for ship using carbon dioxide |
| CN112644658A (en) * | 2020-12-19 | 2021-04-13 | 威海海洋职业学院 | Microbial electrogenesis research system and application of microbial electrogenesis research system in prevention and treatment of attachment of fouling organisms |
| CN113665779A (en) * | 2021-08-25 | 2021-11-19 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | Portable fuel cell bank electricity power supply system |
-
2013
- 2013-03-13 KR KR1020130026451A patent/KR20140112644A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102093169B1 (en) | 2019-01-08 | 2020-03-25 | 울산과학기술원 | Propulsion power producing system for ship using carbon dioxide |
| CN112644658A (en) * | 2020-12-19 | 2021-04-13 | 威海海洋职业学院 | Microbial electrogenesis research system and application of microbial electrogenesis research system in prevention and treatment of attachment of fouling organisms |
| CN113665779A (en) * | 2021-08-25 | 2021-11-19 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | Portable fuel cell bank electricity power supply system |
| CN113665779B (en) * | 2021-08-25 | 2022-06-10 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | Portable fuel cell bank electricity power supply system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102777285B (en) | Fuel supply system | |
| KR20110114816A (en) | CO2 capture device and method using fuel cell power generation system | |
| KR20110029963A (en) | Molten Carbonate Fuel Cell System Including Hydrocarbon Generator | |
| JP2020045430A (en) | Renewable energy utilization system | |
| Butt et al. | Usage of on-demand oxyhydrogen gas as clean/renewable fuel for combustion applications: A review | |
| Sung et al. | A novel micro protective layer applied on a simplified PEM water electrolyser | |
| US8679700B2 (en) | CO-CO2 energy conversion cycle using solid oxide fuel cells | |
| KR101007647B1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell power generation system using biogas as fuel and control method thereof | |
| CN105720283A (en) | Fuel cell hybrid power system and working method thereof | |
| Nayal et al. | Green hydrogen production: Methods, designs and applications | |
| KR20140112644A (en) | Dual Type Generation System And Method For Ship Or Offshore Platform | |
| KR102584516B1 (en) | Carbon dioxide treatment apparatus | |
| KR101254669B1 (en) | Fuel cell system for ship | |
| JP4461209B2 (en) | Power generation method and apparatus using organic waste | |
| JP3122473U (en) | Hydrogen and oxygen generator | |
| Łosiewicz | Recent Advances in Technologies of Green Hydrogen Production | |
| KR20190047773A (en) | Fuel cell system of ship using catalyst | |
| Bhatia et al. | Hydrogen production through microbial electrolysis | |
| Sharma et al. | Premier, Progress and Prospects in Renewable Hydrogen Generation: A Review. Fermentation 2023, 9, 537 | |
| Gezginci et al. | Electricity generation using different substrates and their different concentrations in microbial fuel cell | |
| Muhibbu-din et al. | Photoelectrochemical Process of Producing Hydrogen Gas Energy from Brewery Wastewater | |
| de Araujo et al. | Different forms of hydrogen production: a review and future perspectives | |
| CN101841051A (en) | New CO2-based energy storage method and device | |
| Mathur | Evaluating the Viability of Electrolyzer Technologies for Integration with Diverse Renewable Energy Sources | |
| WO2011024321A1 (en) | Device for absorbing carbon dioxide and separating carbon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20130313 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |