Manufacture and Characteristics of Heat Conductive Blocks for Chemical Heat Pump

화학열펌프용 열전도성 블록의 제조

염-암모니아계 화학열펌프기술의 핵심인 전도성 블록의 특성파악을 위한 기초단계 연구로서 전도성 블록의 제조 및 기초물성분석에 관한 연구를 수행하였다. 황산이 함유된 천연흑연을 열처리하여 팽창흑연을 준비하고 특성을 분석하였다. 이 팽창흑연을 압축, 성형하여 흑연지지체를 제조하였으며, 성형된 지지체에 진공기법을 이용하여 염을 함침하고 건조과정을 거쳐 전도성 블록을 제조하였다. 전도성 블록의 특성분석으로서 염의 입자내에 분산정도는 EPMA/EDS, 기공율 및 기공크기 분포는 헬륨침투법과 수은 침투법, 기체투과도는 Darcy's law를 적용하고, 열전도도 측정은 전이 일차원 열류기법을 이용하였다. 전도성 블록이 암모니아와 반응 했을때 부피팽창을 관찰하였으며, 반응기에서 전도성블록의 온도분포를 관찰하였다. 본 연구에서 제조된 블록은 염이 균일하게 분산되어 있었으며 기공율은 제조조건에 따라 0.4 ∼ 0.83, 기체투과도는 0.01 ∼ 10 Darcy, 열전도도는 흑연지지체의 겉보기 밀도가 110 kg/㎥ 인 경우, 반지름방향의 열전도도, λr은 20 W/mK, 축방향의 열전도도, λa는 17 W/mK 이였다. 겉보기밀도가 150 kg/㎥ 인 경우, λr은 22 W/wK, λa는 20 W/wK 이였다. 전도성 블록의 부피팽창은 비가역적이었으며 대부분이 반지름 방향보다 축방향에서 팽창이 일어났다. 온도분포는 초기 반응의 kinetics가 내부온도를 지배하였으나, 시간이 경과후 반응기 내부온도는 외부열전달에 의해 지배되었다.