• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.11a
• /
• pp.112-121
• /
• 2005

본 연구는 2003년부터 2005년까지 2년간 에너지관리공단의 선행연구과제로서 진행되었으며 20 Watt 급 소형 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 소형의 마이크로 채널 메탄올 개질장치를 개발하는 것을 목적으로 하였다. 개질장치는 개질기 본체, 여기에 반응열을 공급 해주는 촉매 연소기 그리고 연료를 증발시켜 주는 연료증발기의 세부분으로 구성되며 각 반응기의 개발 및 통합을 수행하였다. 반응기는 반응면적을 증가시키기 위하여 폭 $200{\sim}5000{\mu}m$, 필이 $200{\sim}5000{\mu}m$ 규모의 마이크로 채널 유로를 금속 박판을 화학 에칭하여 구현하였으며 이를 수십장 적층하여 전체 반응기를 제작하였다. 마이크로 채널표면에 내부 촉매 지지체를 먼저 코팅한 후 촉매를 코팅하는 방법을 사용하여 담지체 코팅으로 기하학적 표면적 대비 표면적이 10 배 이상 향상되는 우수한 결과를 얻을 수 있었고 촉매의 내구성이 월등히 향상 되었다. 저온 활성 촉매를 사용하여 $350^{\circ}C$ 이하에서 메탄을 전환율 90% 이상을 구현하였다. 실제 운전 후 측정 결과 개질 반응기의 부분별 온도차가 $20^{\circ}C$ 이내로 설계의 우수성을 확인하였다. 촉매 연소기를 이용한 개질 반응열 공급장치를 개발하여 20Watt 급 수소 생산을 위한 개질 반응기에 반응열을 공급하도록 하였다. 이와 함께 촉매 연소기를 이용한 연료 증발열 공급 장치 개발하여 개질기 공급 연료의 90% 이상이 기화되도록 하였다.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.14 no.2 s.42
• /
• pp.105-111
• /
• 2005

In this study, the photocatalytic degradtion of D-glucose with the micro channel reactor was performed on the various experimental conditions. To apply the $TiO_2$ coating on the micro channel reactor, $TiO_2$ solution was synthesized by hydrolysis of titanium oxysulfate. The feeding rate was proportional to degradation rate of D-glucose solution over the micro channel reactor. Also, the reaction rate constant and Langmuir adsorption coefficient were calculated under various experimental conditions. And the results of these system photonic efficiencies were calculated. This study aims to understand the photocatalytic degradation characteristics on $TiO_2$ coating in the micro channel reactor experimented by the feed batch reaction system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.114.2-114.2
• /
• 2010

마이크로 반응기술은 작은 반응기 부피, 높은 열전달, 넓은 반응 면적/부피 및 정확한 반응시간 조절이 가능하기 때문에 화학공정의 고집적화, 반응 선택도의 향상 및 안전도 향상을 꾀할 수 있는 장점이 있다. 이러한 마이크로 반응 기술을 중소형 천연가스 및 국내에서 소규모로 국지적으로 발생하는 메탄의 활용 방안으로서 개발함은 청정 합성유를 제조함으로서 석유 자원의 고갈과 고유가에 대비하여 에너지 자원의 다변화 및 자립을 확보 할 수 있다. 본 연구에서는 마이크로 반응기술을 적용한 미세 유로 반응기(Micro Channel Reactor)를 사용하여 메탄 스팀 개질 반응 특성을 연구하였다. 미세유로 반응기는 내부 홀이 존재하는 plate를 적층함으로 반응기내에 반응가스가 이동할 수 있는 미세유로가 존재하게 하였다. 이러한 미세유로는 반응기의 크기가 작음에도 반응기내에서 반응가스가 충분히 반응할 수 있는 시간과 높은 열전달 효율을 가질 수 있게 한다. 메탄 스팀 개질 반응에 사용된 촉매는 Ni 촉매를 사용하였고, 반응에 필요한 열원으로는 수소 연소에서 발생한 열을 사용하여 반응을 유도하였다. 본 반응기는 외부의 열원을 사용하지 않고, 반응기 내부의 수소 연소에서 발생한 열을 사용함으로 적은 발생 열만으로 메탄 스팀 개질 반응에 필요한 에너지를 얻을 수 있고, 열의 손실이 적다. 또한 메탄 스팀 개질 반응으로 발생한 일부의 수소를 열원으로 이용하여 에너지 사용면에서도 효율적인 반응 공정이다.

• Clean Technology
• /
• v.15 no.2
• /
• pp.130-136
• /
• 2009

Commercial catalyst (Cu-Zn/$Al_2O_3$, Johnson Matthey Co., 83-3 Catalyst) was applied to the hydrogen production by steam reforming of methanol in the micro-channel reactor (MCR). The steam reforming of methanol was tested over Cu-Zn catalyst at temperatures in the range of 200 and 300$^{\circ}C$, the catalyst size of 0.05${\sim}$2.2 mm, the space velocity of 3,000${\sim}$10,000 $hr^{-1}$ in a fixed bed continuous flow reactor. The conversion of methanol and the yield $H_2$ preferred high temperatures and low space velocities, and had optimal results with the particle size of 0.35 mm. Based on the results from experiments with fixed bed reactor, two types of MCR, boat bed and stacked bed MCRs, were studied. The stacked bed type MCR showed better methanol conversion compared with the boat type one.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.41 no.6
• /
• pp.381-387
• /
• 2017

Dehydrogenation from the hydrolysis of a sodium borohydride ($NaBH_4$) solution has been of interest owing to its high theoretical hydrogen storage capacity (10.8 wt.％) and potentially safe operation. An experimental study has been performed on the catalytic reaction rate and pressure drop of a $NaBH_4$ solution over both a single microchannel with a hydraulic diameter of $300{\mu}m$ and a staggered array of micro pin fins in the microchannel with hydraulic diameter of $50{\mu}m$. The catalytic reaction rates and pressure drops were obtained under Reynolds numbers from 1 to 60 and solution concentrations from 5 to 20 wt.％. Moreover, reacting flows were visualized using a high-speed camera with a macro zoom lens. As a result, both the amount of hydrogenation and pressure drop are 2.45 times and 1.5 times larger in a pin fin microchannel array than in a single microchannel, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2003.07a
• /
• pp.233-236
• /
• 2003

수소 가스발생을 위한 마이크로 수소 발생기 개발에서 MEMS 공정을 이용하여 기판에 반응 유로를 위해 HAR(High Aspect Ratio) 구조물을 형성하고 Ru(ruthenium) 박막을 증착하여 수소 발생량을 측정하였다. Pyrex glass 기판상에 sand blast 방법으로 반응 구조물을 만들었으며, 그 위에 sputter system을 이용하여 Ru 박막을 $5500{\AA}$었다. 수소 발생량은 촉매 박막이 증착된 기판 재질과 기판의 표면 상태 그리고 마이크로 수소 발생기에 두께로 증착하였다. 반응 구조물의 전체 크기가 가로 2.0 cm, 세로 2.0cm의 면적에서 약 12.3 ml/min의 수소가 측정되 형성한 구조물의 형상에 의존하였다. Pyrex glass 기판을 사용하여 HAR로 반응 구조물을 형성한 경우에 단위 면적당 Ru 박반응 막의 반응 표면적이 증가되어 기존에 구조물을 형성하지 않은 평면 기판에 비교하여 약 5.5배 이상의 수소 발생이 증가하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.26 no.2
• /
• pp.20-27
• /
• 2022

Hypergolic propellant ignited spontaneously when fuel and oxidizer contact without ignition system. Due to this characteristic, the risk of accidents is high when new propellants are evaluated. Prevention of accidents is very important because the damage can be large when the accident occur. In this work, we proposed non-ignition evaluation method which can replace conventional ignition evaluation method by using microreactor. The reactor was fabricated by MEMS. The heat of reaction as according to fuel and NaBH₄ was estimated. At the condition of highest heat of reaction ignition was observed by drop test.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
• /
• v.48 no.4
• /
• pp.102-107
• /
• 2011

In this paper, a microfluidic array biochip for simultaneously detecting multiple antigen-antibody bindings was designed and implemented. The biochip has the single channel in which microreaction chambers are serially connected, and the antibody-coated microbeads are packed in each microreaction chamber. In addition, the weir structure was fabricated in the microchannel using the gray-scale photolithography in order to trap the microbeads in the microreaction chamber. Three kinds of antibodies were chosen, and the antibodies were immobilized onto the microbeads by the streptavidin-biotin conjugation. In the experiment, as the fluorescence-labeled antigens were injected into the microchannel, the antigen-antibody bindings were completed in 10 minutes. When the solution with multiple antigens was injected into the microchannel, it was observed that the fluorescence intensity increased in only the corresponding microreaction chambers with few non-specific binding. The microfluidic array biochip implemented in this study provides, even with the consumption of tiny amount of sample and fast reaction time to simultaneously detect multiple immunoreactions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.266-271
• /
• 2005

An experimental investigation of a microthruster using hydrogen peroxide as a monopropellant is described. The study comprises of preparation method of silver as a catalyst and performance evaluation of a catalytic reaction chamber. Silver was reduced in $H_2$ environment at $500^{\circ}C$. The catalytic reaction chamber was tested to determine the optimum configuration of the catalyst bed. The catalyst bed was made of a glass wafer substrate sputtered with silver and had a length of 20 mm. The conversion rate was measured with various residence time, catalyst bed temperature, catalytic coated area.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.38 no.2
• /
• pp.139-146
• /
• 2014

Sodium borohydride ($NaBH_4$) is considered as a secure metal hydride for hydrogen storage and supply. In this study, the interfacial friction of two-phase flow in the dehydrogenation of aqueous $NaBH_4$ solution in a microchannel with a hydraulic diameter of $461{\mu}m$ is investigated for designing a dehydrogenation chemical reactor flow passage. Because hydrogen gas is generated by the hydrolysis of $NaBH_4$ in the presence of a ruthenium catalyst, two different flow phases (aqueous $NaBH_4$ solution and hydrogen gas) exist in the channel. For experimental studies, a microchannel was fabricated on a silicon wafer substrate, and 100-nm ruthenium catalyst was deposited on three sides of the channel surface. A bubbly flow pattern was observed. The experimental results indicate that the two-phase multiplier increases linearly with the void fraction, which depends on the initial concentration, reaction rate, and flow residence time.