KR102215524B1 - Adsorption-catalyst layer module for removing harmful gas and method for removing harmful gas using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휘발성유기화합물, 산화질소(NOx), 악취, 각종 탄화수소(CxHy), 일산화탄소(CO), 오존, 유해 라디칼(수산화라디칼 등), 병원균 및 바이러스 등을 포함하는 각종 유해가스를 효과적으로 제거하기 위한 것으로서, 유해가스의 흡착 및 산화/환원 반응이 담체 내에서 통합적으로 이루어질 질 수 있는 촉매 모듈 및 이를 포함하는 촉매 시스템의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 일 관점에 따르면, 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈은, 전기 저항에 의해 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 포함하는 담체; 및 상기 유로 내면의 적어도 일부분에 형성되는 흡착-촉매 영역;을 포함한다. The present invention provides various harmful gases including volatile organic compounds, nitrogen oxides (NOx), odors, various hydrocarbons (C x H y ), carbon monoxide (CO), ozone, harmful radicals (hydroxyl radicals, etc.), pathogens and viruses. In order to remove it effectively, an object of the present invention is to provide a catalyst module in which adsorption of harmful gases and oxidation/reduction reactions can be performed integrally in a carrier, and a catalyst system including the same. According to an aspect of the present invention, an adsorption-catalyst module for removing harmful gases is provided. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst module for removing harmful gases includes: a carrier comprising a heating element capable of heating by electric resistance and including at least one flow path therein; And an adsorption-catalyst region formed on at least a portion of the inner surface of the flow path.
Description
본 발명은 인체에 유해한 유해가스를 제거하기 위한 촉매 모듈에 대한 것으로서, 더 상세하게는 상기 유해가스의 흡착과, 산화 및 환원 반응이 자체 발열되는 담체 내에서 수행되게 하는 흡착-촉매 모듈, 이를 포함하는 시스템 및 이를 이용한 유해가스 제거 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a catalytic module for removing harmful gases harmful to the human body, and more particularly, an adsorption-catalyst module that allows adsorption of the harmful gas and oxidation and reduction reactions to be carried out in a self-heating carrier, including the same. It is about a system and a method for removing harmful gases using the same.
최근 환경에 대한 관심이 증가하면서 유해한 환경으로부터 생활환경을 보호하기 위한 기술들이 크게 주목받고 있다. 특히 인체에 대한 독성을 가지고 있거나 대기 환경을 크게 변화시키는 유해가스들을 효과적으로 제거하기 위한 기술들이 최근 활발하게 연구되고 있다. 이러한 유해가스들은 화학공정에 사용되며 인체에 치명적인 독성을 가지는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOCs), 자동차나 보일러 등에서 배출되어 온실효과 및 산성비의 원인이 되는 산화질소(NOx), 각종 악취 및 오존(Ozone) 등을 포함한다. 예를 들어, 휘발성유기화합물은 세계보건기구(WHO) 지정 1급 발암물질이 다수 포함되어 장기간 노출 시 면역력 저하에 따른 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기질환과 심혈관질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 중증 질병을 야기한다. 또한 미세먼지의 대표 전구물질로, 배출 후 대기 중에서 2차 미세먼지를 형성하여 건강을 위협하고 대기질을 저하시키는 문제점이 있다. As interest in the environment has recently increased, technologies for protecting the living environment from harmful environments are receiving great attention. In particular, technologies for effectively removing harmful gases that have toxicity to the human body or significantly change the atmospheric environment are being actively studied in recent years. These harmful gases are used in chemical processes and are volatile organic compounds (VOCs) that are toxic to the human body, nitrogen oxides (NOx), which are the cause of greenhouse effect and acid rain from automobiles or boilers, and various odors and ozone. (Ozone), etc. For example, volatile organic compounds contain a number of World Health Organization (WHO)-designated first-class carcinogens, and various respiratory diseases such as colds, asthma, bronchitis and cardiovascular diseases, skin diseases, eye diseases, etc. Causes serious illness. In addition, as a representative precursor of fine dust, there is a problem of threatening health and deteriorating air quality by forming secondary fine dust in the atmosphere after discharge.
유해가스를 화학적으로 분해하여 제거하는 기술은 분해반응을 촉진하기 위해 촉매를 사용한다. 촉매를 이용한 반응에서는 촉매 효율을 극대화하기 위하여 통상 작동 온도 범위로 가열하여 사용한다. 일반적으로 가열원은 촉매모듈의 외부에 배치되며, 외부 가열을 이용하는 경우에는 에너지 손실이 커서 낮은 에너지를 필요로 하는 분야에서는 적합하지 않다. 또한 기존 유해가스를 저감하는 기술의 경우, 대부분 집중화된 대형 저감설비를 통해 이루어지며, 유해가스가 비교적 높은 농도로 발생하는 산업 현장에 주로 설치되고 있어, 국민들의 실거주 환경에 직접 적용하기는 어려운 문제점이 있다. 더 나아가 펠렛 또는 파우더 형의 촉매에서는 간단한 구조로 대규모 유해물질 제거 장치에 사용하지만 다량의 촉매 사용에 따른 고비용화 및 주기적 교체가 필요하다는 점에서 실내에서 소형화/범용화된 저감 장치의 기술 개발이 시급한 실정이다. A technology that chemically decomposes and removes harmful gases uses a catalyst to accelerate the decomposition reaction. In the reaction using a catalyst, in order to maximize the efficiency of the catalyst, it is usually heated to an operating temperature range. In general, the heating source is disposed outside the catalyst module, and when external heating is used, energy loss is large, and thus it is not suitable for fields requiring low energy. In addition, in the case of existing harmful gas reduction technologies, most of them are achieved through concentrated large-scale reduction facilities, and are mainly installed in industrial sites where harmful gases are generated at a relatively high concentration, making it difficult to directly apply them to the actual living environment of the people. There is a problem. Furthermore, in the case of a pellet or powder type catalyst, it is used for a large-scale harmful substance removal device with a simple structure, but it is urgent to develop a technology for a miniaturized/generalized reduction device indoors because of the high cost and periodic replacement required by the use of a large amount of catalyst to be.
본 발명은 휘발성유기화합물이나 오존과 같은 각종 유해가스를 효과적으로 제거하기 위한 것으로서, 유해가스의 흡착 및 산화/환원 반응이 담체 내에서 통합적으로 이루어질 질 수 있는 촉매 모듈 및 이를 포함하는 촉매 시스템의 제공을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is for effectively removing various harmful gases such as volatile organic compounds and ozone, and provides a catalyst module in which the adsorption of harmful gases and oxidation/reduction reactions can be performed in an integrated manner, and a catalyst system including the same. The purpose. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 관점에 따르면, 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈이 제공된다. According to an aspect of the present invention, an adsorption-catalyst module for removing harmful gases is provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈은, 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로를 포함하는 담체; 및 상기 유로 내면의 적어도 일부분에 형성되는 흡착-촉매 영역;을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst module for removing harmful gases comprises: a carrier comprising a heating element capable of electric heating and including at least one flow path therein; And an adsorption-catalyst region formed on at least a portion of the inner surface of the flow path.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착-촉매 영역은, 상기 유로를 통과하는 유해가스를 흡착하는 흡착물질 및 상기 유해가스의 분해반응을 촉진하는 촉매물질을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst region may include an adsorption material for adsorbing harmful gas passing through the flow path and a catalytic material for promoting a decomposition reaction of the harmful gas.
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본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체는 서로 분리 가능한 제 1 담체 및 제 2 담체를 포함하고, 상기 흡착-촉매 영역은, 상기 흡착물질을 포함하고 상기 제 1 담체의 유로 내면의 적어도 일부분에 형성된 흡착층; 및 상기 촉매물질을 포함하고 상기 제 2 담체의 유로 내면의 적어도 일부분에 형성된 촉매층;을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the carrier includes a first carrier and a second carrier separable from each other, and the adsorption-catalyst region includes the adsorption material, and at least a portion of the inner surface of the flow path of the first carrier Formed adsorption layer; And a catalyst layer including the catalyst material and formed on at least a portion of the inner surface of the flow path of the second carrier.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착-촉매 영역은, 상기 촉매물질을 포함하고 상기 유로의 내면의 적어도 일부 영역을 형성하는 촉매층; 및 상기 흡착물질을 포함하고 상기 촉매층 상부 표면의 적어도 일부 영역을 형성하는 흡착층;을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst region includes: a catalyst layer containing the catalyst material and forming at least a partial region of an inner surface of the flow path; And an adsorption layer comprising the adsorption material and forming at least a partial region of an upper surface of the catalyst layer.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착-촉매 영역은, 상기 흡착물질을 포함하고 상기 유로의 내면의 적어도 일부 영역을 형성하는 흡착층; 및 상기 촉매물질을 포함하고 상기 흡착층 상부 표면의 적어도 일부 영역을 형성하는 촉매층;을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst region includes: an adsorption layer including the adsorption material and forming at least a partial region of an inner surface of the flow path; And a catalyst layer containing the catalyst material and forming at least a partial region of an upper surface of the adsorption layer.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착-촉매 영역은, 상기 흡착물질과 상기 촉매물질이 혼합된 혼합체로 이루어진 혼합체층을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst region may include a mixture layer made of a mixture in which the adsorption material and the catalyst material are mixed.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈은 상기 담체의 일부 영역과 연결된 전극;을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst module for removing harmful gases may further include an electrode connected to a partial region of the carrier.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체는 전도성 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금 및 스테인레스강 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the carrier is at least one of a conductive SiC compound, an AlN compound, a BaTiO 3 compound, a nickel-chromium alloy, an iron-nickel alloy, an iron-chromium alloy, and a stainless steel. It may include.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체는 일 단부에서 타 단부로 연장되는 복수의 유로를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the carrier may include a plurality of flow paths extending from one end to the other.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체는 다공질 금속(metal foam)을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the carrier may include a porous metal (metal foam).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착물질은 알루미나(Al2O3), 금속산화물, 실리카겔(Silicagel), 제올라이트(zeolite) 및 활성탄 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorbent material may include any one of alumina (Al 2 O 3 ), metal oxide, silica gel, zeolite, and activated carbon.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo을 포함하는 금속, 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 산화물로는 MnO2, CeO2, TiO2, CuO, V2O5, ZnO, SnO2 SiO2 및 Al2O3 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 CeO2와 MnO2의 경우 다른 원소가 도핑된 CeO2와 MnO2를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the catalyst material is a metal containing Pt, Pd, Rh, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti and Mo, or at least one of the metals. It may include a containing compound or oxide. For example, the oxide may include any one or more of MnO 2 , CeO 2 , TiO 2 , CuO, V 2 O 5 , ZnO, SnO 2 SiO 2 and Al 2 O 3 . The CeO 2 and MnO 2 may include CeO 2 and MnO 2 doped with other elements.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 유해가스 제거용 흡착-촉매 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an adsorption-catalyst system for removing harmful gases is provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 시스템은 상술한 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈; 상기 흡착-촉매 모듈에 전력을 공급하는 전력공급원; 및 상기 전력공급원으로부터 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력의 파형을 제어하는 전력제어부;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption-catalyst system for removing noxious gas includes the above-described adsorption-catalyst module for removing noxious gas; A power supply source for supplying power to the adsorption-catalyst module; And a power control unit for controlling a waveform of power input to the adsorption-catalyst module for removing harmful gases from the power supply source.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전력제어부는 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the power control unit receives the temperature of the adsorption-catalyst module for removing noxious gas and receives the power value of the power input to the adsorption-catalyst module for removing noxious gas or It may further include a temperature control module for controlling the power waveform.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 유해가스 제거 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, a method for removing harmful gases is provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유해가스 제거 방법은, 흡착모듈에 포함된 흡착물질을 이용하여 유해가스를 흡착시키는 단계; 상기 흡착모듈을 기 설정된 온도로 가열하여 상기 흡착제에 흡착된 유해가스를 탈착시키는 단계; 및 상기 탈착된 유해가스를 기 설정된 온도로 가열된 촉매모듈에서 분해시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method for removing harmful gas comprises: adsorbing harmful gas using an adsorption material included in an adsorption module; Heating the adsorption module to a preset temperature to desorb harmful gases adsorbed on the adsorbent; And decomposing the desorbed harmful gas in a catalyst module heated to a preset temperature.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡착모듈 및 상기 촉매모듈은 각각 전기 저항에 의해 가열이 가능한 발열체로 이루어진 담체를 포함하고, 상기 흡착모듈 및 촉매모듈의 가열은 상기 각각의 담체로 전력를 인가하여 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the adsorption module and the catalyst module each include a carrier made of a heating element capable of heating by electric resistance, and heating of the adsorption module and the catalyst module is performed by applying power to each of the carriers. Can be done.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 흡착물질을 이용하여 유해가스를 흡착시키는 단계; 상기 흡착물질을 가열하여 흡착된 유해가스를 탈착시키는 단계; 및 상기 탈착된 유해가스를 가열된 촉매물질을 이용하여 분해시키는 단계;를 포함하고, 상기 흡착물질 및 촉매물질은 전기 가열이 가능한 발열체로 이루어진 담체의 내부에 형성된 하나 이상의 유로 내면의 적어도 일부에 형성된 흡착-촉매 영역에 포함되며, 상기 흡착물질 및 촉매물질의 가열은 담체로 전력을 인가하여 수행하는 것인 유해가스 제거 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, the step of adsorbing harmful gas by using an adsorption material; Heating the adsorbed material to desorb adsorbed harmful gas; And decomposing the desorbed harmful gas using a heated catalyst material; wherein the adsorption material and the catalyst material are formed on at least a part of the inner surface of one or more channels formed inside a carrier made of a heating element capable of electric heating. There is provided a method for removing harmful gases, which is included in the adsorption-catalyst region, and wherein the adsorption material and the catalyst material are heated by applying electric power to a carrier.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체로 전력을 인가하는 단계는, 펄스 형태의 파형을 가지는 전력을 인가하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of applying power to the carrier may be applying power having a pulse-shaped waveform.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 담체의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 담체가 가지는 전기 저항에 의해 자체적으로 가열되며, 따라서 본 발명의 실시예는 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비해 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. According to an embodiment of the present invention made as described above, the heating of the carrier is itself heated not by an external heat source, but by the electrical resistance of the carrier. Therefore, the embodiment of the present invention is applied to heat energy input from the outside. Compared to the case where it is heated by, the responsiveness of the temperature change according to the power input is remarkably fast.
또한, 펄스 파형의 전력을 반복적으로 투입함으로써 빠른 시간 내에 흡착된 유해가스를 탈착 및 분해하는 과정을 반복하여 빠른 시간 내에 유해가스를 효과적으로 처리할 수 있다. In addition, by repeatedly applying pulse-wave power, the process of desorption and decomposition of the adsorbed harmful gas can be repeated in a short time, thereby effectively treating the harmful gas within a short time.
또한, 유체 내 유해가스의 농도가 낮더라도 이를 1차적으로 흡착모듈에서 충분히 흡착하여 고농도 축적하는 단계를 거친 후, 이를 짧은 시간 내에 탈착시켜 고농도화한 후 이를 촉매모듈로 투입시키게 된다. 따라서 초기 유체 내 유해가스의 농도가 낮은 값을 갖더라도 효율적인 촉매 반응을 유도할 수 있는 효과가 있다. In addition, even if the concentration of harmful gas in the fluid is low, it is first sufficiently adsorbed in the adsorption module to accumulate a high concentration, and then it is desorbed within a short period of time to high concentration and then introduced into the catalyst module. Therefore, even if the concentration of harmful gas in the initial fluid has a low value, there is an effect of inducing an efficient catalytic reaction.
또한, 흡착모듈와 촉매모듈을 컴팩트하게 배치하거나 일체화함으로써 유해가스 제거 시스템을 저비용으로 소형화/범용화 할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In addition, by compactly arranging or integrating the adsorption module and the catalyst module, the harmful gas removal system can be miniaturized/generalized at low cost. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡착-촉매 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡착-촉매 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡착-촉매 모듈의 각 단계별 온도 및 공급 전력의 파형을 예시한 도면이다.1 to 3 are diagrams schematically showing the structure of an adsorption-catalyst module according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing the structure of an adsorption-catalyst system according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams illustrating waveforms of temperature and power supplied at each stage of an adsorption-catalyst module according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the following embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform you. In addition, in the drawings for convenience of description, the size of the components may be exaggerated or reduced.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈의 형태가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 제 1 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(100)은 제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)를 포함하는 담체(110)를 포함한다. 제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)는 모두 내부에 유체가 유동할 수 있는 유로(120, 140)를 포함한다. 유로(120, 140)의 일 단부는 유체가 투입되는 투입구일 수 있으며, 타 단부는 유체가 배출되는 배출구일 수 있다. 1 schematically shows the form of an adsorption-catalyst module according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the adsorption-
제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)는 도 1에 도시된 것과 같이 담체의 일 단부에서 타 단부로 사각형의 단면을 가지는 유로가 인접하여 복수 개로 형성된 것일 수 있다. 다른 예로서 유로의 단면이 정육각형인 허니컴(honeycomb) 형태일 수 있다. 그 외 삼각형, 원형 등 단면 형상에 특별한 한정은 없으며, 담체의 내부로 유체를 유동시킬 수 있는 유로이면 어떠한 형상도 가능하다. As shown in FIG. 1, the
제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)는 서로 근접하여 배치되거나 서로 직접 접촉되어 연결되는 구조를 가질 수 있다. 이를 통해 제 1 담체(111)에 형성된 유로(120)의 타 단부는 제 2 담체(112)에 형성된 유로(140)의 일 단부와 서로 연결되며, 제 1 담체(111)의 유로(120)로부터 배출된 유체는 제 2 담체(112)의 유로(140)로 투입될 수 있게 된다. The
상기 유체는 제거의 대상이되는 유해가스를 포함할 수 있다. 상기 유해가스로는 휘발성유기화합물, 산화질소(NOx), 악취, 각종 탄화수소(CxHy), 일산화탄소(CO), 오존 및 유해 라디칼(수산화라디칼 등) 등을 포함하며, 더 나아가 병원균, 바이러스 등도 포함할 수 있다. The fluid may contain harmful gas to be removed. The harmful gases include volatile organic compounds, nitrogen oxides (NOx), odors, various hydrocarbons (C x H y ), carbon monoxide (CO), ozone and harmful radicals (hydroxyl radicals, etc.), and further pathogens, viruses, etc. Can include.
담체 구조의 다른 예로서, 담체(110)는 내부에 다수의 빈 공간을 포함하고, 상기 빈 공간들이 서로 연결되어 유로를 형성하는 다공성 물질, 예를 들어 다공성 금속도 가능하다. 이는 다른 실시예에서도 마찬가지로 적용될 수 있다. As another example of the carrier structure, the
제 1 실시예에 있어서, 담체(110)는 전력이 인가될 경우 전기 저항에 의해 자체적으로 발열이 가능한 전기 발열체로 구성된다. 예를 들어 담체(110)의 재료로는 전도성 세라믹 또는 금속 소재가 사용될 수 있다. 전도성 세라믹 소재로는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO3계 화합물 등을 포함할 수 있다. 금속 소재로는 예를 들어, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금, 스테인레스강 등을 포함할 수 있다. In the first embodiment, the
제 1 담체(111) 내부에 형성된 유로(120) 내면의 적어도 일부 영역에는 유체 내에 포함된 유해가스를 흡착할 수 있는 흡착층(130)이 형성되고, 제 2 담체(112) 내부에 형성된 유로(140) 내면의 적어도 일부 영역에는 유해가스의 분해 반응을 촉진시키기 위한 촉매층(150)이 형성된다. 따라서 제 1 담체(111)는 흡착모듈로 기능하고, 제 2 담체(112)는 촉매모듈로 기능한다. An
흡착층(130)에 사용되는 흡착물질로는, 알루미나(Al2O3), 기타 금속산화물계, 실리카겔(Silicagel), 제올라이트(zeolite, molecular sieve), 활성탄 등을 포함한다. The adsorption material used in the
촉매층(150)에 사용되는 촉매물질로는 Pt, Pd, Rh, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo을 포함하는 금속, 또는 이러한 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 산화물을 포함한다. 상기 산화물로는 MnO2, CeO2, TiO2, CuO, V2O5, ZnO, SnO2, SiO2, Al2O3 등을 포함할 수 있다. 상기 CeO2와 MnO2의 경우 다른 원소가 도핑된 CeO2와 MnO2를 포함할 수 있다.The catalyst material used in the
제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112) 중 어느 하나 이상에는 외부에서 전력을 인가할 수 전극 구조(미도시)가 형성된다. 예를 들어 제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)의 일 단부 및 타 단부의 특정 영역에 각각 전도성 페이스트를 도포함으로서 외부의 전력선과 연결되는 전극 구조를 형성할 수 있다. 다른 예로는 전도성 금속부재를 제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112)의 일 단부 및 타 단부의 특정 영역에 각각 결합시킴으로써 전극 구조를 형성할 수 있다. An electrode structure (not shown) capable of externally applying electric power is formed on at least one of the
도 4에는 흡착-촉매 모듈을 이용한 흡착-촉매 시스템이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 흡착-촉매 시스템(400)은 흡착-촉매 모듈(410), 흡착-촉매 모듈(410)에 전력을 공급하는 전력공급원(420) 및 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력을 제어하는 전력제어부(430)을 포함한다. 전력제어부(430)에 의해 예를 들어, 공급되는 전력값 또는 전력의 파형이 제어될 수 있다. 4 shows an adsorption-catalyst system using an adsorption-catalyst module. 4, the adsorption-
전력제어부(430)는 흡착-촉매 모듈(410)의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력을 제어하는 온도제어모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. The
흡착-촉매 모듈(410)이 제 1 실시예를 따르는 형태일 경우 전력공급원(420)으로부터의 전력은 전력제어부(430)의 제어에 의해 제 1 담체(111) 및 제 2 담체(112) 중 어느 하나 이상에 공급되도록 제어될 수 있다. 전력을 공급받은 담체는 자체 발열에 의해 가열될 수 있으며, 이때 자체 발열되는 담체의 온도가 소정 범위에서 유지될 수 있도록 전력제어부(430)에 의해 투입되는 전력값 또는 파형이 제어될 수 있다. When the adsorption-
도 5에는 담체에 전력이 공급되는 시간적 순서에 따른 흡착-촉매 모듈(100)의 작동 단계가 도시되어 있다. 구체적으로 도 5의 (a)는 흡착모듈인 제 1 담체(111)에 인가되는 펄스 형태의 전력 파형을 예시한 것이며, 이에 따른 제 1 담체(111)의 온도 변화를 도 5의 (b)에 표시하였다. 도 5의 (c)는 촉매모듈인 제 2 담체(112)에 인가되는 펄스 형태의 전력 파형을 예시한 것이며, 이에 따른 제 2 담체(111)의 온도 변화를 도 5의 (d)에 표시하였다.5 shows an operation step of the adsorption-
도 1, 도 4 및 도 5을 참조하여, 제 1 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(100)을 포함하는 흡착-촉매 시스템(400)을 이용한 유해가스 제거 방법을 설명한다. Referring to FIGS. 1, 4, and 5, a method for removing harmful gases using the adsorption-
흡착모듈인 제 1 담체(111)를 저온, 예를 들어 상온으로 유지된 상태에서 유해가스를 포함하는 유체를 제 1 담체(111)의 일 단부로 투입한다. 투입된 유체는 유로(120)를 따라 유동하며, 유체 내 유해가스는 유로(120)의 내면에 도포된 흡착층(130)에 흡착되게 된다. 도 5의 (a)에 표시된 "흡착단계"에 해당된다. 유해가스가 제거된 유체는 후단의 제 2 담체(112)를 통해 외부로 배출된다. 유해가스를 포함하는 유체가 제 1 담체(111)로 계속 공급됨에 따라 흡착층(130)에서의 흡착은 연속적으로 계속 일어나게 된다. While the
소정의 시간 동안 흡착을 수행하여 흡착층(130)에 흡착된 유해가스의 농도가 포화되는 정도에 이를 경우, 전력공급부(420)로부터 제 1 담체(111)에 전력을 공급하여 제 1 담체(111)을 가열한다. 제 1 담체(111)의 온도가 증가하면 흡착층(130)에 흡착되어 있던 유해가스는 탈착되기 시작한다. 이는 도 5(a)에 표시된 "탈착단계"에 해당된다. When the concentration of the noxious gas adsorbed on the
본 발명의 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈의 경우, 담체의 가열은 외부의 열원에 의한 것이 아니라 전기 저항 발열체인 담체가 자체적으로 가열됨으로써 구현된다. 즉 담체에 직접 전력을 인가하여 담체를 가열하게 된다. 따라서 본 발명의 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈은, 종래의 외부에서 투입되는 열에너지에 의해 가열되는 경우에 비해 전력 투입에 따른 온도 변화의 응답성이 현저하게 빠른 특징을 가진다. 이에 따라 담체에 투입되는 전력의 파형을 제어함에 따라 담체를 급속하게 가열하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 도 5의 (a)와 같이 전력이 전력공급부(430)를 통해 제 1 담체(111)에 짧은 시간 동안 펄스 형태로 공급할 경우, 제 1 담체(111) 또한 도 5의 (b)와 같이 펄스 형태로 온도 변화를 나타내게 된다. 따라서 제 1 담체(111)에서의 탈착단계는 짧은 시간 동안 급격하게 일어나게 된다. 이에 따라 제 1 담체(111) 내 유로 내에는 흡착층(130)으로부터 탈착된 유해가스의 농도가 급격하게 증가하게 된다. In the case of the adsorption-catalyst module according to the embodiment of the present invention, the heating of the carrier is implemented not by an external heat source, but by heating the carrier, which is an electric resistance heating element, by itself. That is, power is directly applied to the carrier to heat the carrier. Therefore, the adsorption-catalyst module according to an embodiment of the present invention has a characteristic that the response to temperature change according to the power input is remarkably fast compared to the case where it is heated by the conventional heat energy input from the outside. Accordingly, it is possible to rapidly heat the carrier by controlling the waveform of the power applied to the carrier. For example, when power is supplied to the
제 1 담체(111)로부터 유해가스가 탈착되는 단계에서 제 1 담체(111)의 후단에 위치한 제 2 담체(112)에 전력이 공급되며, 따라서 제 2 담체(112)도 자체 가열에 의해 가열될 수 있다. 기 설정된 전력 공급값에 의해 제 2 담체(112)의 온도는 촉매가 효율적으로 작동할 수 있는 작동 범위에서 빠른 속도로 승온되어 유지될 수 있다. 따라서 제 1 담체(111)의 유로에 존재하던 고농도의 탈착된 유해가스는 제 2 담체(112)의 유로로 투입된 후 제 2 담체(112)의 유로를 따라 유동된다. 이러한 과정 중에 유해가스는 촉매층(150)에 의해 분해반응이 촉진되면서 분해될 수 있다. 이는 도 5(c)에 표시된 "반응단계"에 해당된다. 예를 들어 유해가스가 휘발성유기화합물일 경우에는 촉매층(150)에서 산화 반응이 촉진되면서 CO2 가스와 수증기(H2O)로 분해되어 제 2 담체(112)의 타 단부의 유로를 통해 외부로 배출되게 된다. In the step of desorbing harmful gas from the
본 발명의 제 1 실시예에 의할 경우, 제거 대상이 되는 유해가스는 1차적으로 흡착모듈 내에 소정 시간 동안 흡착되어 축적된 후 짧은 시간 동안 탈착되어 높은 농도로 촉매모듈로 투입되게 된다. 따라서 촉매모듈에서는 유해가스의 농도가 충분히 높은 상태이므로 화학평형의 관점에서 유해가스의 분해반응 속도가 더욱 촉진될 수 있다. According to the first embodiment of the present invention, the harmful gas to be removed is firstly adsorbed and accumulated in the adsorption module for a predetermined period of time, and then desorbed for a short period of time and then introduced into the catalyst module at a high concentration. Therefore, since the concentration of the harmful gas is sufficiently high in the catalyst module, the decomposition reaction rate of the harmful gas can be further accelerated from the viewpoint of chemical equilibrium.
촉매를 이용한 유해가스의 분해방법에 있어서는 유체 내 제거대상이 되는 유해가스의 농도가 낮을 경우에는 화학평형의 관점에서 분해반응이 효율적으로 일어나지 않는다. 따라서 분해반응을 활성화하기 위해 촉매의 작동온도를 증가시키거나 유해가스성분의 농도를 증가시키는 등의 다른 조치가 필요할 수 있다. 이에 비해 본 발명의 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈에 의할 경우에는 유체 내 유해가스의 농도가 낮더라도 유해가스를 1차적으로 흡착모듈에서 충분히 흡착하여 고농도 축적하는 단계를 거친 후, 이를 짧은 시간 내에 탈착시켜 고농도화한 후 이를 촉매모듈로 투입시키게 된다. 따라서 초기 유체 내 유해가스의 농도가 낮은 값을 갖더라도 효율적인 촉매 반응을 유도할 수 있는 효과가 있다.In the method of decomposing harmful gas using a catalyst, when the concentration of the harmful gas to be removed in the fluid is low, the decomposition reaction does not occur efficiently from the viewpoint of chemical equilibrium. Therefore, other measures such as increasing the operating temperature of the catalyst or increasing the concentration of harmful gas components may be required to activate the decomposition reaction. On the other hand, in the case of the adsorption-catalyst module according to the embodiment of the present invention, even if the concentration of the harmful gas in the fluid is low, after going through the step of sufficiently adsorbing the harmful gas in the adsorption module and accumulating a high concentration, it is a short time. After desorption and concentration in the inside, it is introduced into the catalyst module. Therefore, even if the concentration of harmful gas in the initial fluid has a low value, there is an effect of inducing an efficient catalytic reaction.
한편, 상기 담체는 펄스 형태의 전력이 인가될 경우에 급속히 빠른 속도로 가열될 수 있을 뿐 아니라 인가되는 전력이 제거되면 방냉 또는 공냉 등에 의해 빠른 속도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 흡착모듈의 경우, 빠른 속도로 다시 가열 전 온도로 환원됨에 따라 다시 흡착기능을 수행하게 된다. 또한 촉매모듈이 경우에는 다시 가열전 온도로 환원된 후 흡착모듈과 함께 가열될 때까지 대기하게 된다. On the other hand, the carrier can be rapidly heated at a high speed when the power in the form of a pulse is applied, and when the applied power is removed, the carrier can be cooled at a high speed by room cooling or air cooling. For example, in the case of the adsorption module, the adsorption function is performed again as it is rapidly reduced to the temperature before heating again. In addition, in the case of the catalyst module, it waits until it is heated with the adsorption module after being reduced to the temperature before heating again.
제 1 실시예는 유로에 흡착층이 도포된 제 1 담체와 촉매층이 도포된 제 2 담체가 서로 별개로 서로 인접하거나 직접 접촉하여 배치되는 구조를 가지나, 이의 변형예로서 하나의 담체 내에 형성된 유로의 영역별로 구분하여 흡착층과 촉매층이 도포되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 유해가스가 투입되는 쪽에 형성된 유로의 일 단부 부근의 내면에는 흡착층이 도포되고, 유해가스가 분해되어 발생한 가스가 배출되는 쪽에 형성된 유로의 타 단부 부근에는 촉매층이 도포될 수 있다. 이러한 변형예는 하나의 담체 내에 흡착모듈과 촉매모듈이 일체화된 형태로 이해될 수 있다. The first embodiment has a structure in which the first carrier coated with the adsorption layer and the second carrier coated with the catalyst layer are separately disposed adjacent to each other or in direct contact with each other, but as a modified example of the flow path formed in one carrier It may have a structure in which an adsorption layer and a catalyst layer are applied by dividing by region. For example, an adsorption layer may be applied to an inner surface near one end of a flow path formed on the side to which noxious gas is introduced, and a catalyst layer may be applied near the other end of the flow path formed on the side through which gas generated by decomposition of harmful gas is discharged. This modified example can be understood as an adsorption module and a catalyst module integrated into one carrier.
본 변형예를 따르는 흡착-촉매 모듈에 있어서는, 상온으로 유지되는 담체의 일 단부로 투입된 유해가스는 흡착층에 의해 흡착되며, 탈착단계에서 담체가 가열될 경우 흡착층으로부터 탈착된다. 탈착된 고농도의 유해가스는 유로를 통해 촉매층이 도포된 담체의 타 단부로 이동하게 된다. 담체는 탈착단계에서 촉매의 작동 범위로 가열될 수 있으며, 탈착된 고농도의 유해가스는 유로의 타 단부에 도포된 촉매층을 지나면서 분해되며, 분해의 결과물은 담체의 타 단부의 유로를 통해 배출되게 된다. 일체화된 담체에 펄스 형태의 전력을 반복적으로 인가함에 따라 상기 담체 내에서 유해가스의 탈착 및 분해가 반복적으로 일어나게 된다. In the adsorption-catalyst module according to the present modification, harmful gas introduced to one end of the carrier maintained at room temperature is adsorbed by the adsorption layer, and when the carrier is heated in the desorption step, it is desorbed from the adsorption layer. The desorbed high-concentration harmful gas moves to the other end of the carrier on which the catalyst layer is applied through the flow path. The carrier can be heated to the operating range of the catalyst in the desorption step, and the desorbed high concentration harmful gas is decomposed while passing through the catalyst layer applied to the other end of the flow path, and the result of decomposition is discharged through the flow path of the other end of the carrier. do. As the power in the form of pulses is repeatedly applied to the integrated carrier, desorption and decomposition of harmful gases occur repeatedly in the carrier.
도 2에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착-촉매 모듈이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 제 2 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(200)은 자체 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로(220)를 포함하는 담체(210)를 포함한다. 제 2 실시예에 의할 경우, 유로(220)의 내면에 형성되는 흡착-촉매 영역은 유로(220)의 내면의 적어도 일부 영역을 도포하는 촉매층(230) 및 촉매층(230) 상부 표면의 적어도 일부 영역을 도포하는 흡착층(240)을 포함한다. Fig. 2 shows an adsorption-catalyst module according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the adsorption-
상기 제 2 실시예는 동일한 담체 내에 흡착물질 및 촉매물질을 모두 포함하는 구조이며, 도 6의 (a)는 담체(210)에 인가되는 펄스 형태의 전력 파형을 예시한 것이며, 이에 따른 담체(210)의 온도 변화를 도 6의 (b)에 표시하였다.The second embodiment is a structure including both an adsorbent material and a catalyst material in the same carrier, and FIG. 6A illustrates a pulsed power waveform applied to the
도 2, 도 4 및 도 6을 참조하여, 제 2 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(200)을 포함하는 흡착-촉매 시스템(400)을 이용한 유해가스 제거 방법을 설명한다. 이하 유해가스 제거 방법의 설명 중 이미 위에서 설명한 부분은 중복된 부분이므로 설명을 생략하도록 한다. Referring to FIGS. 2, 4 and 6, a method of removing harmful gases using the adsorption-
담체(210)를 상온으로 유지된 상태에서 유해가스를 담체(210)의 일 단부로 투입한다. 투입된 유해가스는 유로(220)를 따라 유동하면서 유로(220)의 내면에 도포된 흡착층(240)에 흡착되게 된다. 도 6(a)에 표시된 "흡착단계"에 해당된다. While the
유해가스가 담체(210)로 계속 공급됨에 따라 흡착층(240)에서의 흡착은 연속적으로 계속 일어나게 된다. 소정의 시간 동안 흡착을 수행하여 흡착층(240)에 흡착된 유해가스의 농도가 포화되는 정도에 이를 경우, 전력공급부(420)로부터 담체(210)에 전력을 공급하여 담체(210)를 가열한다. 담체(210)의 온도가 증가하면 흡착층(240)에 흡착되어 있던 유해가스는 탈착되기 시작한다. As the noxious gas is continuously supplied to the
흡착층(240)으로부터 탈착된 고농도의 유해가스는 흡착층(240)을 확산하여 흡착층(240) 하부의 촉매층(230)에 도달하게 된다. 상술한 제 1 실시예의 변형예에서와 같이 탈착단계에서 담체(210)는 촉매의 작동 반응이 가능한 온도 범위로 이미 세팅되어 있다. 따라서 촉매층(230)에 도달한 유해가스의 분해가 촉진되게 된다. 유해가스 분해의 결과로 생성된 결과물은 흡착층(240)을 확산하여 다시 유로(220)로 나오게 되며, 담체(210)의 타 단부의 유로를 통해 배출되게 된다. The high concentration of harmful gas desorbed from the
즉, 본 실시예에 의할 경우에는 담체(210)를 펄스 형태로 급속하게 가열되는 동안 유해가스의 탈착 및 반응에 의한 분해 단계가 수행되게 되며, 이는 도 6(a)에 표시된 "탈착/반응단계"에 해당된다. 일체화된 담체에 펄스형태의 전력을 반복적으로 인가함에 따라 상기 담체 내에서 유해가스의 탈착 및 분해가 반복적으로 일어나게 된다. That is, in the case of this embodiment, while the
제 2 실시예의 변형예로서 흡착층과 촉매층의 적층 순서가 서로 뒤바뀔 수 있다. 편의상 도 2를 다시 참조하여 설명하면, 유로(220)의 내면에 형성되는 흡착-촉매 영역은 유로(220)의 내면의 적어도 일부 영역을 도포하는 흡착층(230) 및 흡착층(230) 상부 표면의 적어도 일부 영역을 도포하는 촉매층(240)을 포함한다. 본 변형예에서는 상부의 촉매층(240)을 통해 유해가스가 확산하여 촉매층(240) 하부의 흡착층(230)에 도달하여 흡착된다. 다음, 흡착단계가 종료되면 담체(210)를 가열하여 유해가스를 흡착층(230)부터 탈착시킨다. 탈착된 고농도의 유해가스는 다시 촉매층(240)을 확산하면서 분해되며, 분해의 결과물은 촉매층(240)을 빠져나와 담체(210)의 타 단부의 유로를 통해 배출되게 된다. As a modification of the second embodiment, the stacking order of the adsorption layer and the catalyst layer may be reversed. For convenience, referring to FIG. 2 again, the adsorption-catalyst region formed on the inner surface of the
도 3에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡착-촉매 모듈이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제 3 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(300)은 자체 가열이 가능한 발열체로 이루어지며, 내부에 하나 이상의 유로(320)를 포함하는 담체(310)를 포함한다. 제 3 실시예에 의할 경우, 유로(220)의 내면에 형성되는 흡착-촉매 영역은 흡착물과 촉매물질이 혼합된 혼합체로 이루어진 혼합체층(330)을 포함한다. 3 shows an adsorption-catalyst module according to a third embodiment of the present invention. 3, the adsorption-
혼합체층(330)은 예를 들어 분말 형태의 흡착층 및 촉매층 물질을 소정 비율로 혼합한 후 용매에 분산시켜 슬러리를 제조하고, 이를 담체(310)의 유로(320)의 내면에 도포하여 제조할 수 있다. The
도 3, 도 4 및 도 6을 참조하여, 제 3 실시예를 따르는 흡착-촉매 모듈(300)을 포함하는 흡착-촉매 시스템(400)을 이용한 유해가스 제거 방법을 설명한다.Referring to FIGS. 3, 4 and 6, a method of removing harmful gases using the adsorption-
담체(310)를 상온으로 유지된 상태에서 유해가스를 담체(310)의 일 단부로 투입한다. 투입된 유해가스는 유로(320)를 따라 유동하면서 유로(320)의 내면에 도포된 혼합체층(330) 내의 흡착물질에 흡착되게 된다. 도 6(a)에 표시된 "흡착단계"에 해당된다. 다음, 흡착단계가 종료되면 담체(310)를 가열하여 유해가스를 혼합체층(330) 내 흡착물질으로부터 탈착시킨다. 상술한 제 1 실시예의 변형예에서와 같이 탈착단계에서 담체(310)는 촉매의 작동 반응이 가능한 온도 범위로 이미 세팅되어 있다. 탈착된 고농도의 유해가스는 혼합체층(330) 내 촉매물질에 의해 분해 반응이 촉진되면서 분해된다. 분해반응의 결과물은 혼합체층(330)을 빠져나와 담체(310)의 타 단부의 유로를 통해 배출되게 된다.While the
본 실시예의 경우 혼합체층(330) 내부에 흡착층과 촉매층물질이 공존하고 있으므로 가열에 의해 탈착이 일어남과 거의 동시에 촉매층에 활성화된 유해가스의 분해반응이 일어나게 된다. 이는 도 6(a)에 표시된 "탈착/반응단계"에 해당된다. 따라서 일체화된 담체에 펄스형태의 전력을 반복적으로 인가함에 따라 상기 담체 내에서 유해가스의 탈착 및 분해가 반복적으로 일어나게 된다.In this embodiment, since the adsorption layer and the catalyst layer material coexist in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100 : 흡착-촉매 모듈
110 : 담체
120, 140 : 유로
130: 흡착층
150: 촉매층 100: adsorption-catalyst module
110: carrier
120, 140: Euro
130: adsorption layer
150: catalyst layer
Claims (19)
전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지고, 내부에 상기 제1 유로로부터 상기 유해가스가 배출되어 투입되는 복수의 제2 유로가 구비된 제2 담체;
상기 유로를 통과하는 상기 유해가스를 흡착하는 흡착물질을 포함하고, 상기 제 1 담체의 상기 제1 유로의 내면에 형성된 흡착층; 및
상기 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하고, 상기 제2 담체의 상기 제2 유로의 내면에 형성된 촉매층;을 포함하고,
상기 유해가스의 분해는,
상기 흡착층이 상기 유해가스를 흡착하여 흡착된 상기 유해가스의 농도가 증가되면, 상기 제1 담체는 자체의 전기저항에 의하여 가열되어 흡착된 상기 유해가스를 탈착하고,
상기 제2 담체는 자체의 전기저항에 의하여 가열되고,
상기 탈착된 유해가스가 상기 제1 담체의 상기 제1 유로에서 배출되어 상기 제2 담체의 상기 제2 유로에 투입되면, 가열된 상기 제2 담체의 상기 촉매층이 상기 유해가스를 분해하여 이루어지는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.A first carrier made of a heating element capable of electric heating and provided with a plurality of first flow paths into which noxious gases are introduced;
A second carrier made of a heating element capable of electric heating and having a plurality of second flow paths into which the harmful gas is discharged and introduced from the first flow path;
An adsorption layer formed on an inner surface of the first flow path of the first carrier and comprising an adsorption material for adsorbing the harmful gas passing through the flow path; And
Including a catalyst material for accelerating the decomposition reaction of the harmful gas, a catalyst layer formed on the inner surface of the second flow path of the second carrier; and
The decomposition of the harmful gas,
When the adsorption layer adsorbs the noxious gas and the concentration of the adsorbed noxious gas increases, the first carrier desorbs the adsorbed noxious gas by heating by its own electrical resistance,
The second carrier is heated by its own electrical resistance,
When the desorbed harmful gas is discharged from the first flow path of the first carrier and introduced into the second flow path of the second carrier, the catalyst layer of the heated second carrier decomposes the harmful gas,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
전기 가열이 가능한 발열체로 이루어지고, 내부에 상기 제1 유로로부터 상기 유해가스가 배출되어 투입되는 복수의 제2 유로가 구비된 제2 담체;
상기 유로를 통과하는 상기 유해가스를 흡착하는 흡착물질을 포함하고, 상기 제 1 담체의 상기 제1 유로의 내면에 형성된 흡착층; 및
상기 유해가스의 분해 반응을 촉진하는 촉매물질을 포함하고, 상기 제2 담체의 상기 제2 유로의 내면에 형성된 촉매층;을 포함하고,
상기 제1 담체와 상기 제2 담체는 직접 접촉되어 연결되는 구조를 가지고,
상기 제1 담체의 상기 제1 유로의 각각의 단부는 상기 제2 담체의 상기 제2 유로의 각각의 단부와 서로 연결되고,
상기 유해가스의 분해는,
상기 흡착층이 상기 유해가스를 흡착하여 흡착된 상기 유해가스의 농도가 증가되면, 상기 제1 담체는 자체의 전기저항에 의하여 가열되어 흡착된 상기 유해가스를 탈착하고,
상기 제2 담체는 자체의 전기저항에 의하여 가열되고,
상기 탈착된 유해가스가 상기 제1 담체의 상기 제1 유로에서 배출되어 상기 제2 담체의 상기 제2 유로에 투입되면, 가열된 상기 제2 담체의 상기 촉매층이 상기 유해가스를 분해하여 이루어지는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.A first carrier made of a heating element capable of electric heating and provided with a plurality of first flow paths into which noxious gases are introduced;
A second carrier made of a heating element capable of electric heating and having a plurality of second flow paths into which the harmful gas is discharged and introduced from the first flow path;
An adsorption layer formed on an inner surface of the first flow path of the first carrier and comprising an adsorption material for adsorbing the harmful gas passing through the flow path; And
Includes a catalyst material for accelerating the decomposition reaction of the harmful gas, and a catalyst layer formed on the inner surface of the second flow path of the second carrier; and
The first carrier and the second carrier have a structure in which they are connected by direct contact,
Each end of the first flow path of the first carrier is connected to each end of the second flow path of the second carrier,
The decomposition of the harmful gas,
When the concentration of the adsorbed harmful gas is increased by the adsorption layer adsorbing the harmful gas, the first carrier is heated by its own electrical resistance to desorb the adsorbed harmful gas,
The second carrier is heated by its own electrical resistance,
When the desorbed harmful gas is discharged from the first flow path of the first carrier and introduced into the second flow path of the second carrier, the catalyst layer of the heated second carrier decomposes the harmful gas,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 제1 담체 및 제2 담체 중 적어도 어느 하나와 연결된 전극;을 더 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
An electrode connected to at least one of the first carrier and the second carrier; further comprising,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 제1 담체 및 제2 담체 중 적어도 어느 하나는 SiC계 화합물, AlN계 화합물, BaTiO3계 화합물, 니켈-크롬계 합금, 철-니켈계 합금, 철-크롬계 합금 및 스테인레스강 중 어느 하나 이상을 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
At least one of the first carrier and the second carrier is any one or more of a SiC-based compound, an AlN-based compound, a BaTiO 3- based compound, a nickel-chromium alloy, an iron-nickel alloy, an iron-chromium alloy, and stainless steel Containing,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 제1 담체 및 제2 담체 중 적어도 어느 하나는 다공질 금속(metal foam)을 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
At least one of the first carrier and the second carrier comprises a porous metal (metal foam),
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 흡착물질은 알루미나(Al2O3), 금속산화물계, 실리카겔(Silicagel), 제올라이트(zeolite) 및 활성탄 중 어느 하나 이상을 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
The adsorption material includes any one or more of alumina (Al 2 O 3 ), metal oxide-based, silica gel, zeolite, and activated carbon,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 촉매물질은, Pt, Pd, Rh, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti 및 Mo을 포함하는 금속, 또는 상기 금속을 하나 이상 포함하는 화합물 또는 산화물을 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
The catalyst material includes a metal including Pt, Pd, Rh, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Ag, Au, V, Ti, and Mo, or a compound or oxide including one or more of the metals,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 촉매물질은, MnO2, CeO2, TiO2, CuO, V2O5, ZnO, SnO2, SiO2, 및 Al2O3 중 어느 하나 이상을 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method according to claim 1 or 2,
The catalyst material includes any one or more of MnO 2 , CeO 2 , TiO 2 , CuO, V 2 O 5 , ZnO, SnO 2, SiO 2 , and Al 2 O 3 ,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 CeO2 및 MnO2는 다른 원소가 도핑된 것인,
유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈.The method of claim 13,
The CeO 2 and MnO 2 is doped with other elements,
Adsorption-catalyst module for removing harmful gases.
상기 흡착-촉매 모듈에 전력을 공급하는 전력공급원; 및
상기 전력공급원으로부터 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력의 파형을 제어하는 전력제어부;를 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 시스템.The adsorption-catalyst module for removing harmful gases of claim 1 or 2;
A power supply source for supplying power to the adsorption-catalyst module; And
Including; a power control unit for controlling the waveform of the power input from the power supply to the adsorption-catalyst module for removing the harmful gas
Adsorption-catalyst system for removing harmful gases.
상기 전력제어부는 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈의 온도를 입력받고 상기 입력된 온도에 따라 상기 유해가스 제거용 흡착-촉매 모듈로 투입되는 전력의 전력값 또는 전력 파형을 제어하는 온도제어모듈을 더 포함하는,
유해가스 제거용 흡착-촉매 시스템.The method of claim 15,
The power control unit receives a temperature of the adsorption-catalyst module for removing harmful gases and controls a power value or power waveform of the power input to the adsorption-catalyst module for removing harmful gases according to the input temperature. More included,
Adsorption-catalyst system for removing harmful gases.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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