• 제목/요약/키워드: $CO_2$ and $H_2O$ effects

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계층적 구조를 갖는 중공형 ZnCo2O4 나노 섬유의 리튬이온배터리 음극소재 적용 (Application of Hierarchical ZnCo2O4 Hollow Nanofibers for Anode Materials in Lithium-ion Batteries)

  • 정순영;조중상
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권4호
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    • pp.559-564
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    • 2019
  • 본 연구는 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 전기방사공정 및 후 열처리 공정을 통해 합성했다. 용액에 polystyrene (PS) 나노비드를 첨가하여 방사된 섬유는 열처리 과정을 통해 PS가 제거됨으로써 구조체 내 기공이 균일하게 생성되었으며 이는 구조체 내로 열 전달 및 가스의 침투를 원활히 함으로써 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유가 합성될 수 있었다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 300 사이클 동안 $815mA\;h\;g^{-1}$ ($646mA\;h\;cm^{-3}$)의 높은 가역 용량을 유지했다. 반면 $ZnCo_2O_4$ 나노 분말은 300 사이클 후 $487mA\;h\;g^{-1}$ ($450mA\;h\;cm^{-3}$)의 방전 용량을 나타냈다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유의 우수한 리튬 저장 특성은 중공 구조 및 섬유 표면을 구성하는 $ZnCo_2O_4$ 나노결정에 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 계층적 구조를 갖는 중공형 나노 섬유 구조체는 다양한 금속 산화물로 확장 적용이 가능하며 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

플라즈마트론을 이용한 촉매 개질 특성 연구 (Study on Characteristic of Reforming with Catalyst Using Plasmatron)

  • 김성천;전영남
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.356-363
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    • 2005
  • The purpose of this paper is to investigate the optimal condition of the Syngas production by reforming of fuel using plasmatron. Plasma was generated by air and arc discharge. The effects of applied steam, $CO_2$ or Ni-catalyst on fuel conversion, as well as hydrogen yield and $H_2$/CO ratio were studied. When the variations of $O_2$/fuel ratio, $H_2O$/fuel flow ratio and $CO_2$/fuel flow ratio were $0.94{\sim}1.48$, $4.3{\sim}10$ and $0.8{\sim}3.05$, respectively. Under the condition mentioned above, result of $H_2O$/fuel flow ratio was maximum $H_2$ concentration, or $28.2{\sim}31.6%$, and result of $H_2O$/fuel flow ratio with catalyst was minimum CO concentration or $6.6{\sim}7.1%$. and $H_2$/CO ratio were $3.89{\sim}4.86$.

배기가스가 혼합된 고온 공기류에서의 CO 소멸특성에 대한 수치해석 연구 (Numerical Study of CO Reduction Characteristics in High-temperature Air Stream Diluted with Exhaust Gas)

  • 박지웅;오창보
    • 한국연소학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.8-12
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    • 2015
  • The CO reduction characteristics of hot air stream diluted with exhaust gas in a perfectly stirred reactor (PSR) were investigated numerically. The dilution ratio ($\Omega$), inlet temperature ($T_{in}$), and residence time ($\tau$) were considered as parameters to investigate the effects of those on the emission indices for CO and $CO_2$ (EICO and $EICO_2$). The roles of dominant reactions and the production rates of major species were analyzed. It was found from the EICO trend that the supplied CO in the air stream was consumed. The EICO increased negatively with $T_{in}$ at fixed $\tau$ regardless of $\Omega$. However, the magnitude of EICO and minimum inlet temperature for CO reduction showed complicated trend according to the variation of $\tau$. It was identified that the OH radical, generated from the reactions, $O_2+H{\leftrightarrow}O+OH$ and $2OH{\leftrightarrow}H+H_2O$, affected the CO reduction by the reaction, $CO+OH{\leftrightarrow}H+CO_2$. However, the CO emission ratio increased at sufficiently high inlet temperature range due to the thermal dissociation of $CO_2$.

FeC2O4·2H2O의 열처리 조건이 Fe3O4-δ 형성에 미치는 영향 (Effects of Heat Treatment Conditions of FeC2O4·2H2O on the Formation of Fe3O4-δ)

  • 오경환;박원식;이상인;서동수
    • 한국재료학회지
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    • 제22권11호
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    • pp.620-625
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    • 2012
  • A general synthetic method to make $Fe_3O_{4-{\delta}}$ (activated magnetite) is the reduction of $Fe_3O_4$ by $H_2$ atmosphere. However, this process has an explosion risk. Therefore, we studied the process of synthesis of $Fe_3O_{4-{\delta}}$ depending on heat-treatment conditions using $FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ in Ar atmosphere. The thermal decomposition characteristics of $FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ and the ${\delta}$-value of $Fe_3O_{4-{\delta}}$ were analyzed with TG/DTA in Ar atmosphere. ${\beta}-FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was synthesized by precipitation method using $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ and $(NH_4)_2C_2O_4{\cdot}H_2O$. The concentration of the solution was 0.1 M and the equivalent ratio was 1.0. ${\beta}-FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was decomposed to $H_2O$ and $FeC_2O$4 from $150^{\circ}C$ to $200^{\circ}C$. $FeC_2O4$ was decomposed to CO, $CO_2$, and $Fe_3O_4$ from $200^{\circ}C$ to $250^{\circ}C$. Single phase $Fe_3O_4$ was formed by the decomposition of ${\beta}-FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ in Ar atmosphere. However, $Fe_3C$, Fe and $Fe_4N$ were formed as minor phases when ${\beta}-FeC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was decomposed in $N_2$ atmosphere. Then, $Fe_3O_4$ was reduced to $Fe_3O_{4-{\delta}}$ by decomposion of CO. The reduction of $Fe_3O_4$ to $Fe_3O_{4-{\delta}}$ progressed from $320^{\circ}C$ to $400^{\circ}C$; the reaction was exothermic. The degree of exothermal reaction was varied with heat treatment temperature, heating rate, Ar flow rate, and holding time. The ${\delta}$-value of $Fe_3O_{4-{\delta}}$ was greatly influenced by the heat treatment temperature and the heating rate. However, Ar flow rate and holding time had a minor effect on ${\delta}$-value.

혼합금속산화물에 담지된 Pd-Rh의 허니컴 촉매에서 NO와 N2O의 동시 환원 - H2 또는 CO 환원제의 사용 (Simultaneous Catalytic Reduction of NO and N2O over Pd-Rh Supported Mixed Metal Oxide Honeycomb Catalysts - Use of H2 or CO as a Reductant)

  • 이승재;문승현
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권1호
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    • pp.96-104
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    • 2009
  • 혼합금속산화물에 담지된 Pd-Rh 허니컴 촉매 상에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감하기 위한 반응 온도를 낮추면서 각각의 반응물에 대한 전환율을 높이기 위하여, 환원제로 수소 또는 일산화탄소 사용에 대해 조사하였다. 각각의 환원제 사용 시, NO와 $N_2O$의 전환율에 대한 반응 조건의 영향을 조사하기 위해 반응온도, 각 환원제와 산소의 농도, NO와 $N_2O$ 간의 농도 비율 등을 변화시켰다. 먼저 수소를 환원제로 사용하는 경우, 산소의 부재시 $200^{\circ}C$ 미만의 저온에서 50% 이상의 NO와 $N_2O$ 전환율을 얻을 수 있었다. 한편, 일산화탄소를 환원제로 사용하는 경우에는 NO와 $N_2O$ 전환율이 각각 $200^{\circ}C$$300^{\circ}C$ 이상에서 증가하기 시작하였다. 그러나, 두 가지 환원제 모두의 경우에서, 반응 가스내에 산소 농도가 증가함에 따라 $N_2O$와 NO 전환율에 감소하였다. 결과적으로 일산화탄소 환원제에 비해, 수소 환원제가 상대적으로 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감할 수 있으며, 산소 농도에 의한 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 반면, 반응물내 $N_2O$와 NO 농도비에 의한 NO와 $N_2O$ 전환율의 영향은 환원제의 종류에 크게 영향을 받지 않는 것으로 관찰되었다. 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감시키기 위해서는 산소 분위기보다는 수소 분위기에서 촉매를 전처리하는 것이 보다 효과적인 것으로 나타났다.

Effects of Powder Property and Sintering Atmosphere on the Properties of Burnable Absorber Fuel : I. $UO_2-Gd_2O_3$ Fuel

  • K. W. Song;Kim, K. S.;H. S. Yoo;Kim, J. H.
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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    • pp.171-176
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    • 1997
  • UO$_2$-Gd$_2$O$_3$fuel has been sintered to study the effect of powder property and sintering atmospheres on densification and microstructure. Three types of powders have been used; AUC-UO$_2$ powder and ADU-UO$_2$ powder were mixed with Gd$_2$O$_3$ Powder, and co-milled AUC-UO$_2$ and Gd$_2$O$_3$ powder. UO$_2$-(2, 5, 10)wt% Gd$_2$O$_3$pellets have been sintered at 168$0^{\circ}C$ for 4 hours in the mixture of H$_2$ and $CO_2$ gases, of which oxygen potential has been controlled by the ratio of $CO_2$ to H$_2$ gas. Densities of UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ fuel pellets are quite dependent on powder types, and UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ fuel using co-milled UO$_2$ powder yields the highest density. A long range homogeneity of Gd is determined by powder mixing. As the oxygen potential of sintered atmosphere increases, the sintered densities of UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ pellets decrease but grain size increases. In addition, (U, Gd)O$_2$ solid solution becomes more homogeneous. The UO$_2$-Gd$_2$O$_3$fuel having adequate density and homogeneous microstructure can be fabricated by co-milling powder and by high oxygen potential.

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Solvent Effects on the Isotropic NMR Shifts in Quinuclidine and Pyridine-Type Ligands Coordinated to the Paramagnetic Polyomometalate, $[SiW_{11}Co^{II}o_{39}]^{6-}$

  • Hyun, Jaewon;Park, Suk-Min;So, Hyunsoo
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제18권10호
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    • pp.1090-1093
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    • 1997
  • The solvent effects on the isotropic NMR shifts in conformationally rigid ligands such as quinuclidine, pyridine, and 4-aminopyridine coordinated to the paramagnetic polyoxometalate, [SiW11CoⅡO39]6- (SiW11Co), are reported. For these complexes the ligand exchange is slow on the NMR time scale and pure 1H NMR signals have been observed at room temperature. The signals for the SiW11Co complexes are shifted upfield whe dimethyl sulfoxide-d6 (DMSO) is added to a D2O solution. The isotropic shifts are separated into contact and pseudocontact contributions by assuming that the contact shifts are proportional to the isotropic shifts of the same ligands coordinated to [SiW11NiⅡO39]6-. It is shown that both the contact and pseudocontact shifts decrease (the absolute values of the pseudocontact shifts increase), when D2O is replaced by DMSO. It is suggested that D2O, a strong hydrogen bond donor, withdraws electron density from [SiW11CoⅡO39]6-, increasing the acidity of the cobalt ion toward the axial ligand. When D2O is replaced by DMSO, the acidity of the cobalt ion in SiW11Co decreases, weakening the Co-N bond. Then both the contact and pseudocontact shifts are expected to decrease in agreement with the observed solvent effects.

공침법에 의한 Nickel Ferrite의 분말제조에서 pH-조절제 및 공침물-세척제의 영향 (Effects of pH Control Agent and Co-Precipitate Washing Agent on Nickel Ferrite Preparation by Co-Precipitation Method)

  • 정홍호;성기웅
    • 한국재료학회지
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    • 제10권6호
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    • pp.445-449
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    • 2000
  • 가압 경수형 원자로 (pressurized light water reactor) 냉각재 계통 내의 주된 분식 생성물로 알려져 있는 nickel ferrite의 거동에 대해 고찰하기 위해 모의 nickel ferrite($Ni_{0.75}Fe_{2.25}O_4$)를 공침법으로 제조하였다. 수용액-pH-조절로는 am-monia 또는 potassium carbonate를, 공침물-세척제는 ammonia 수용액이나 potassium carbonate 수용액 또는 2차 증류수를 사용하였다. Nickel ferrite의 생성 및 수용액-pH-조절제와 공치물-세척제가 최종 생성물의 Ni-Fe 몰 비에 따른 수율 및 특성에 미치는 영향은 EDX, XPS, XRD 및 SEM으로 고찰하였다. 반응 전.후 Ni/Fe 몰 비에 따른 수율은, pH를 potassium carbon-ate로 조절한 후 2차 증류수로 공침물을 세척한 경우가 0.994로 가장 높이 나왔으며, pH-조절제로 potassium carbonate를 사용한 경우가 ammonia를 사용한 경우에 비해 높은 수율을 나타냈다. 이러한 차이는 공침 시에 수용액 내에서 ammonia가 보여주는 상대적으로 큰 $Na_{2+}{\leftarrow}NH_3$ 착화 효과와 더불어 공침물-세척제의 pH에 기인하는 것으로 해석하였다.

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Ba-Ferrite의 생성 및 자기적 성질에 미치는 분쇄시간의 영향 (Effects of Ball-Milling Time on Formation and Magnetic Properties of Ba-Ferrite)

  • 남효덕;조상희
    • 대한화학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.224-232
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    • 1983
  • $Fe_2O_3$$BaCO_3$ 분체를 철제 ball-mill로 각각 5, 15, 30, 80, 200시간 혼합분쇄하여 얻어진 $BaCO_3-Fe_2O_3$계에서 고체반응 및 생성 Ba-ferrite의 자기적 성질에 미치는 분쇄시간의 영향을 조사하였다. 열천칭, X-선 회절기, 주사형전자현미경 및 B-H 이력곡선기 등을 사용하여 조사한 결과 일정시간 이상 분쇄시켰을 때 입자의 응집현상과 함께 초상자성을 띄는 미립자가 생기게 되어 Ba-ferrite의 생성 및 자기적 성질에 중요한 영향을 미친다는 사실을 확인했다.

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Indium 첨가된 SnO2 후막형 가스센서의 특성 (Characteristics of Indium Doped SnO2 Thick Film for Gas Sensors)

  • 유일;이지영
    • 한국재료학회지
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    • 제20권8호
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    • pp.408-411
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    • 2010
  • Indium doped $SnO_2$ thick films for gas sensors were fabricated by a screen printing method on alumina substrates. The effects of indium concentration on the structural and morphological properties of the $SnO_2$ were investigated by X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope. The structural properties of the $SnO_2$:In by X-ray diffraction showed a (110) dominant $SnO_2$ peak. The size of $SnO_2$ particles ranged from 0.05 to $0.1\;{\mu}m$, and $SnO_2$ particles were found to contain many pores, according to the SEM analysis. The thickness of the indium-doped $SnO_2$ thick films for gas sensors was about $20\;{\mu}m$, as confirmed by cross sectional SEM image. Sensitivity of the $SnO_2$:In gas sensor to 2000 ppm of $CO_2$ gas and 50 ppm of H2S gas was investigated for various indium concentrations. The highest sensitivity to $CO_2$ gas and H2S gas of the indium-doped $SnO_2$ thick films was observed at the 8 wt% and 4 wt% indium concentration, respectively. The good sensing performances of indium-doped $SnO_2$ gas sensors to $CO_2$ gas were attributed to the increase of oxygen vacancies and surface area in the $SnO_2$:In. The $SnO_2$:In gas sensors showed good selectivity to $CO_2$ gas.