• Title/Summary/Keyword: 메탄전환율

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Oxygen Permeation and Syngas Production of La0.7Sr0.3Ga0.6Fe0.4O Oxygen Permeable Membrane (La0.7Sr0.3Ga0.6Fe0.4O 분리막의 산소투과특성 및 합성가스의 생성)

  • 이시우;이승영;이기성;정경원;김도경;우상국
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.40 no.6
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    • pp.594-600
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    • 2003
  • L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ perovskite-type mixed conducting membranes, which could permeate oxygen selectively, have been fabricated and the microstructural features developed by varying the sintering conditions have been analyzed. The effects of surface modification and the membrane thickness on oxygen permeability have been evaluated under He/air environment. With increasing a grain boundary fraction, the overall oxygen permeability decreased. The syngas (CO+ $H_2$) has been produced by partial oxidation reaction of methane with the oxygen permeated through the membrane. Methane conversion and syngas yield have been evaluated as functions of the compositional ratio of feed gas and reaction temperature. In long-term duration test for 600 h, under C $H_4$+He/air environment, L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ membrane showed a highly stable performance.

Production of Hydrogen-Rich Gas from Methane by a Thermal Plasma Reforming (고온 플라즈마 개질에 의한 메탄으로부터 고농도 수소생산)

  • Kim, Seong-Cheon;Lim, Mun-Sup;Chun, Young-Nam
    • Journal of Hydrogen and New Energy
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    • v.17 no.4
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    • pp.362-370
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    • 2006
  • The purpose of this paper was to investigate the reforming characteristics and optimum operating condition of the plasmatron assisted $CH_4$ reforming reaction for the hydrogen-rich gas production. Also, in order to increase the hydrogen production and the methane conversion rate, parametric screening studies were conducted, in which there were the variations of the $CH_4$ flow ratio, $CO_2$ flow ratio, vapor flow ratio, mixing flow ratio and catalyst addition in reactor. High temperature plasma flame was generated by air and arc discharge. The air flow rate and input electric power were fixed 5.1 l/min and 6.4 kW, respectively. When the $CH_4$ flow ratio was 38.5%, the production of hydrogen was maximized and optimal methane conversion rate was 99.2%. Under these optimal conditions, the following synthesis gas concentrations were determined: $H_2$, 45.4%; CO, 6.9%; $CO_2$, 1.5%; and $C_2H_2$, 1.1%. The $H_2/CO$ ratio was 6.6, hydrogen yield was 78.8% and energy conversion rate was 63.6%.

Development of Natural Gas Steam Reformier for Small Scale On-Site Production of Hydrogen (소규모 현장 생산 방식에 의한 수소 제조용 천연가스 수증기 개질기 개발)

  • Seo Dong Joo;Seo Yutaek;Seo Yong Seog;Park Sang Ho;Jeong Jin Hyeok;Yoon Wang Lai
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2005.06a
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    • pp.264-267
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    • 2005
  • 수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

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The Effects of Sulfate Formation and Mg Addition on the Selective Catalytic Reduction of NOx with CH4 on Ag/Al2O3 Catalysts (메탄에 의한 Ag/Al2O3 촉매의 선택적 탈질 환원촉매반응에서 탈질전환율에 미치는 황화물 형성의 영향과 Mg첨가 효과)

  • Choi, Hee-Lack;Yu, Chang-Yong;Ha, Heon-Phil
    • Journal of Powder Materials
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    • v.18 no.2
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    • pp.159-167
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    • 2011
  • The influence of sulfate on the selective catalytic reduction of $NO_x$ on the Ag/$Al_2O_3$ catalyst was studied when $CH_4$ was used as a reducing agent. Various preparation methods influenced differently on the $deNO_x$ activity. Among the methods, cogelation precipitation gave best activity. When sulfates were formed on the surfaces of samples prepared by impregnated and deposition precipitation, $deNO_x$ activity was enhanced as long as suitable forming condition is satisfied. The major sulfate formed in Ag/$Al_2O_3$ catalyst was the aluminum sulfate and it seems that this sulfate acted as a promoter. When Mg was added to the Ag/$Al_2O_3$ catalyst it promoted $deNO_x$ activity at high temperature. Intentionally added sulfate also enhanced $deNO_x$ activity, when their amount was confined less than 3 wt%.

Disintegration of sewage sludge using combined pre-treatment thermal hydrolysis and separation (열가수분해-고액분리 결합 공정을 적용한 하수슬러지의 가용화)

  • Lee, See-Young;Han, Ihn-Sup
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.29 no.4
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    • pp.107-114
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    • 2021
  • This study applied with pre-treatment combined with thermal hydrolysis and seperation for disintegration of sludge. As results of particle size distribution D10, D50 and D90 of thermal hydrolyzed and centrifuged sludge was 8.6, 59.2 and 425.1 ㎛, which are lower than those of thermal hydrolyzed. The molecular weight distribution results showed that the thermal hydrolyzed sludge showed the highest proportion in the 10-100kDa range. But, Sludge, treated with combined pre-treatment, showed the highest proportion <1kDa range. Results of DOC and UVA254 found that the organic matters of hydrolyzed sludge composed high molecular weight component above 10kDa. While, the organic matters of sludge, treated by combined pre-treatment, composed relarively low molecular weight below 1kDa. The specific methane yield of hydrolyzed and centrifuged sludge was higher 1.7 times than that of only hydrolyzed sludge.

Conceptual Design and Hydrodynamic Properties of a Moving Bed Reactor for Intrinsic $CO_2$ Separation Hydrogen Production Process ($CO_2$ 원천분리 수소 제조 공정을 위한 이동층 반응기의 개념 설계 및 수력학적 특성)

  • Park, Dong-Kyoo;Cho, Won-Chul;Seo, Myung-Won;Go, Kang-Seok;Kim, Sang-Done;Kang, Kyoung-Soo;Park, Chu-Sik
    • Clean Technology
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    • v.17 no.1
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    • pp.69-77
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    • 2011
  • The intrinsic $CO_2$ separation and hydrogen production system is a novel concept using oxidation and reduction reactions of oxygen carrier for both $CO_2$ capture and high purity hydrogen production. The process consists of a fuel reactor (FR), a steam reactor (SR) and an air reactor (AR). The natural gas ($CH_4$) is oxidized to $CO_2$ and steam by the oxygen carrier in FR, whereas the steam is reduced to hydrogen by oxidation of the reduced oxygen carrier in SR. The oxygen carrier is fully oxidized by air in AR. In the present study, the chemical looping moving bed reactor having 200 L/h hydrogen production capacity is designed and the hydrodynamic properties were determined. Compared with other reactors, two moving bed reactors (FR, SR) were used to obtain high conversion and selectivity of the oxygen carrier. The desirable solid circulation rates are calculated to be in the range of $20{\sim}100kg/m^2s$ from the conceptual design. The solid circulation rate can be controlled by aeration in a loop-seal. To maintain the gas velocity in the moving beds (FR, SR) at the minimum fluidization velocity is found to be suitable for the stable operation. The solid holdup in moving beds decrease with increasing gas velocity and solid circulation rate.

Solubilization Characteristics of Piggery Slurry by Different Storage type and Temperature Conditions (돈분 슬러리의 저장형태 및 온도에 따른 가용화 특성)

  • Park, Woo-Kyun;Jun, Hang-Bae;Park, Noh-Back;Hong, Seung-Gil
    • Korean Journal of Environmental Agriculture
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    • v.29 no.4
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    • pp.348-353
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    • 2010
  • The current study investigated the fate of organic matter in piggery slurry under two different store systems(closed store system and open store system) in association with different temperature. Thirty days after storing in both systems at $20^{\circ}C$, it was observed that the content of organic matter remained in piggery slurry with closed store system was twice more than that with open store system implying more efficient degradation of organic matter with open store system. Temperature also influenced on the organic matter degradation in piggery slurry as shown decline in TS and VS contents as the temperature increased. With store at $35^{\circ}C$, 29% of initial organic matter was reduced while there was only 23% reduction of organic matter at $20^{\circ}C$. There was no difference in the type of organic fatty acids(VFAs) produced under the range of temperature(20, $35^{\circ}C$) simulating summer condition. Increases in organic fatty acids contents with hydrolysis and acid producing microbial was observed from 15 days after initiating store of the piggery slurry and the total organic acid amount produced 30 days after store was $2,829\;mg{\cdot}COD/L$ and $9,123\;mg{\cdot}COD/L$ at $20^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$, respectively. These corresponded to 5.4% and 17.4% of the initial organic matter contents in piggery slurry, respectively.

A Study of Methane Partial Oxidation Characteristics on CuFe2O4 (CuFe2O4을 이용한 메탄부분산화 특성 연구)

  • Woo, Sung Woung;Kang, Yong;Kang, Kyoung Soo;Kim, Chang Hee;Kim, Chul Sung;Park, Chu Sik
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.46 no.6
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    • pp.1113-1118
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    • 2008
  • Characteristics of reduction properties and carbon deposition of $CuFe_2O_4$ and $Fe_3O_4$ were investigated by using TGA, XRD, SEM, TEM and gas analysis at $900^{\circ}C$. XRD analyses indicated that the reduced $Fe_3O_4$ was composed of Fe, graphite and $Fe_3C$ phases. In contrast, the reduced $CuFe_2O_4$ did not show the graphite or $Fe_3C$ phases. It was observed by SEM analysis that the surface of the $Fe_3O_4$ was completely covered with carbon, after methane partial oxidation. From gas analysis, $CuFe_2O_4$ showed much higher methane conversion and reduction kinetics as compared to the $Fe_3O_4$ under the same reaction conditions and the estimated carbon deposition amounts on the reduced $CuFe_2O_4$ was much lower than those on the reduced $Fe_3O_4$ during the syngas production process. It was found by TEM that carbon on the reduced $Fe_3O_4$ particles has a platelet shape.

Present Status of Hydrogen Refueling Station in KIER (KIER 수소충전소 구축 현황)

  • Seo, Dong-Joo;Seo, Yu-Taek;Seo, Yong-Seog;Park, Sang-Ho;Roh, Hyun-Seog;Jeong, Jin-Hyeok;Yoon, Wang-Lai
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.06a
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    • pp.21-24
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    • 2006
  • 수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격 적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $20{\sim}100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개 질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 연료전지 자동차용 수소 인프라 조기 구축을 위하여 수소충전소 구축과 국산화 천연가스 수증기 개질기 개발을 병행하여 진행하였다. 수소 충전소 구축 부분은 충전소 부지 확보, 건물 건축, 각종 유틸리 티 설치의 토목 부분과 천연가스 개질형 수소 제조 유닛 설치, 수소 압축, 저장, 디스펜싱 시스템 설치를 포함하고 있으며 고압 설비에 대한 인허가 대응 및 안전대책 작업도 진행하였다. 구축된 수소충전소는 향후 연료전지 자동차 연계 실증 프로그램에 활용할 수 있다. 국산화 핵심 기술 개발을 위하여 열 및 시스템 통합 설계에 의 해 천연가스 수증기 개질기를 제작하고 내부 열교환 구조에 따른 개질기의 성능을 평가하였다. 개발된 개질기는 개질온도 $720^{\circ}C$, 수증기 대 카본 비 2.7의 운전조건에서 $23Nm^3/h$ 이상의 수소 생산이 가능하였으며 73% 이상의 개질 효율을 나타내었다. 개발된 천연가스 수증기 개질기는 향후 수소 정제용 PSA(Pressure Swing Adsorption) 시스템과 연계하여 수소충전소 국산화 엔지니어링 설계 패키지 개발의 핵심 기 술로 사용할 계획이다.시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.소/배후방사능비는 각각 $2.18{\pm}0.03,\;2.56{\pm}0.11,\;3.08{\pm}0.18,\;3.77{\pm}0.17,\;4.70{\pm}0.45$ 그리고 $5.59{\pm}0.40$이었고, $^{67}Ga$-citrate의 경우 2시간, 24시간, 48시간에 $3.06{\pm}0.84,\;4.12{\pm}0.54\;4.55{\pm}0.74 $이었다. 결론 : Transferrin에 $^{99m}Tc$을 이용한 방사성표지가 성공적으로 이루어졌고, $^{99m}Tc$-transferrin의 표지효율은 8시간까지 95% 이상의 안정된 방사성표지효율을 보였다. $^{99m}Tc$-transferrin을 이용한 감염영상을 성공적으로 얻을 수 있었으며, $^{67}Ga$-citrate 영상과 비교하여 더 빠른 시간 안에 우수한 영상을 얻을 수 있었다. 그러므로 $^{

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