In this study, hydrogenation of 1,2,3,3,3-pentafluoropropene was performed to produce R-1234yf as an environmentally friendly refrigerant. Palladium based carbon was prepared as a catalyst in the hydrogenation reaction. The effect of reaction conditions including the weight hourly space velocity (WHSV), reaction temperature and ratio of hydrogen and reactants on the catalytic performance was investigated. Under the identical reaction conditions, the effect of WHSV on the main product selectivity was insignificant, but a high reaction temperature was essential for the good product selectivity. A high product selectivity was also obtained when the ratio of hydrogen and reactants kept less than 1.5. Moreover, a correlation model involving the statistical approach to predict product yields was developed.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.29
no.4
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pp.47-54
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2021
In this study, the performance of a honeycomb-type hydrogen oxidation catalyst to remove hydrogen in a hydrogen economy society to secure leaking hydrogen. The Pd/TiO2 catalyst was prepared based on a liquid phase reduction method that is not exposed to a heat source, and it was showed through H2-chemisorption analysis that it existed as very small active particles of 2~4 nm. In addition, it was found that the metal dispersion decreased and the active particle size increased as the reduction reaction temperature increased. It was meant that the active metal particle size and the hydrogen oxidation performance were in a proportional correlation, so that it was consistent with the hydrogen oxidation performance reduction result. The prepared catalyst was coated on a support in the form of a honeycomb so that it could be applied to the hydrogen industrial process. When 20 wt% or more of the AS-40 binder was coated, oxidation performance of 90% or more was observed under low-concentration hydrogen conditions. It was showed through SEM analysis that long-term catalytic activity can be expected by enhancing the adhesion strength of the catalyst and preventing catalyst desorption. It is a basic research that can secure safety in a hydrogen society such as gasification, organic resource, and it can be utilized as a system that can respond to unexpected safety accidents in the future.
In this study, a catalytic oxidation-heat recovery system was designed that can remove unreacted with a concentration of about 1% to 6% in the exhaust gas of hydrogen fuel cells and recover heat to ensure safety in the hydrogen economy. The safety system was devised by filling hydrogen oxidation catalysts at room temperature that can remove unreacted hydrogen without any energy source, and an exhaust-heat recovery device was integrated to efficiently recover the heat released from the oxidation reaction. Through CFD analysis, variations in pressure and fluid within the system were shown depending on the filling conditions of the hydrogen oxidation system. In addition, it was found that waste heat could be recovered by optimizing the temperature of the exhaust gas, flow rate, and pressure conditions within the heat recovery system and securing hot water above 40 ℃ by utilizing the exhaust gas oxidation heat source above 300 ℃. Through this study, it was possible to confirm the potential of utilizing hydrogen processes, which are applied in small to medium-sized systems such as hydrogen fuel cells, as a safety system by evaluating them at a pilot scale. Additionally, it could be a safety guideline for responding to unexpected hydrogen safety accidents through further pilot-scale studies.
고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다, 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 또한 재순환된 수소에 의한 연료전지 내부 거동의 변화 및 수소 이용율 상승 효과를 연료 전지 성능과 함께 비교해 보았다 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 여기에 사용된 연료전지 모델은 Gore社 의 $PRIMea^{(R)}$을 사용한 연료전지의 성능을 잘 예측하고 내부의 유동 및 물이동 현상에 관한 정보를 제공한다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건의 최적화에 유용한 정보를 제공 할 수 있다는 의의를 가진다.
Kim, Seon-Ho;Wang, Seon-Jeong;Gwak, Jong-Gu;Kim, Seong-Gyu
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.08a
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pp.296-296
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2010
ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 최적화를 위해 플라즈마의 불순물 제거 특성을 수소 유량의 크기와 ICRF 펄스의 duty ratio를 바꿔가면서 관찰하였다. ICRF 전력은 44.2 MHz에서 20-50 kW 가 입사되었으며 자장은 3 T에서 고정되었다. 운전압력은 $10^{-4}$ mbar 정도이다. 헬륨의 유량을 400 sccm으로 고정한 후 수소의 유량을 40 sccm에서 160 sccm까지 증가시켜가면서 제거율을 관측하였다. 그 결과 수소 유량의 증가에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 오히려 감소하는 불순물이 있음이 관측되었다. 제거율이 증가되는 불순물 group은 charge-to-mass ratio가 26, 28, 40, 44이고 감소하는 불순물 group은 18, 20, 32 이다. 펄스의 duty ratio를 1/9(on/off) 초에서 5/5(on/off) 초로 증가시킴에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 감소하는 불순물이 또한 나타났는데 수소 유량 실험과 그 group에 차이가 없었다. 이러한 실험결과는 수소 유량의 증가나 펄스 길이의 증가에 따라 가스의 종류에 관계없이 모두 증가하거나 감소할 것이라는 예측과는 다른 결과로서 이것에 대한 명료한 해석이 필요하다. 왜냐하면 위와 같은 운전조건에서 효율적인 불순물 제거를 위해서는 불순물 제거 운전 방법이 불순물의 종류에 따라 모두 달라져야 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 불순물의 dissociation 에너지 관점에서 해석을 시도하였다.
Park, Jae Hyun;Lee, Hyojin;Valderrama, Edgar Willy Rimarachin;Yim, Chungsik;Yang, Heesung
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.22
no.2
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pp.74-86
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2018
This paper presents the one-dimensional model of a hydrogen generator, where the alkali solution was supplied from the top to the dry aluminum powders. Hydrogen was produced as the solution moved downward and reacted with aluminum. The species conservation equations were considered for the hydrogen gas and alkali solution, while the energy conservation equation was applied to the gas-liquid-solid mixture as a single medium. The gas rising velocity and liquid penetration velocity were also included in the theoretical approach. The developed code was validated with the experimental data of the hydrogen production amount and collector pressure. Additionally, the model successfully predicted the various reactor properties, such as the concentrations, volume fractions, and temperatures, and is expected to help significantly in the design of a novel hydrogen generator.
Amplitude anomalies or bright spots are often linked to hydrocarbon-bearing reservoirs but can also be caused by tuning effect resulting from interference when two reflectors are close together. Tuning effect can be removed from amplitude maps before seismic amplitude and reservoir thickness data are converted into estimates of hydrocarbon accumulations. The most straightforward way of removing tuning effect or 'detuning' is by comparing the reservoir amplitude in seismic data with the response of wedge or thin-bed models and calibrating the reservoir amplitude using the tuning curves from the models. Volumetric estimation for amplitude plays must be based on detuned amplitude maps because hydrocarbon volumes can be significantly overestimated when conventional amplitude maps are used.
저분자량의 가스와 물이 물리적 결합으로 이루어진 가스 하이드레이트는 상대적으로 많은 양의 가스가 포집될 수 있다는 특성을 이용하여 다양한 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 매립지에서 발생되는 매립가스를 하이드레이트의 원리를 이용하여 효율적으로 저장 및 수송하기위한 공정에 적용하기위해 필요한 매립지 가스 하이드레이트의 상평형에 대한 특성을 분석하고자한다. 일반적으로 매립지 가스에는 메탄이 약 50%, 이산화탄소가 약 35%, 질소가 약 6% 포함되어 있으며 그 밖에 산소, 수분, 암모니아 황화수소 메르캅탄 등 할로겐 계통을 포함한 탄화수소계화합물 수십여종이 포함되어 있다. 이러한 매립지가스를 하이드레이트화 하기위해서는 매립지가스에 포함된 다양한 성분들이 하이드레이트 형성에 미치는 영향을 알아볼 필요가 있다. 특히 황화수소의 경우 독성이 있으며, 실제 플랜트에서 장비의 부식등 악영향을 미치므로 이와 관련한 기초 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메탄, 이산화탄소, 황화수소가 각각 49.9%, 50.05%, 500ppm의 조성으로 이루어진 혼합가스를 이용하여 하이드레이트 생성 및 해리 시 거동을 측정하고 그 상평형 영역을 기존데이터와 비교분석 하였다. 25bar, 36bar에서 측정한 상평형 데이터는 한국해양대학교 에서 측정한 결과와 마찬가지로 실제 상평형 영역이 CSMHYD 프로그램으로 예측한 것보다 하이드레이트의 안정영역이 약 2bar 정도 높게 형성되는 것을 확인하였으며, $CH_4+CO_2+H_2S$ 혼합가스 하이드레이트의 생성 시 mol consumption은 $CH_4+CO_2$ 혼합가스 하이드레이트와 유사하게 나타났다. 이 결과로 유추하건대, 황화수소의 첨가는 하이드레이트의 형성 압력을 높이지만, 하이드레이트 형성률에는 크게 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다.
Han, Kyoung Ho;Lee, Dae Hyun;Yoon, Do Young;Choi, Sangil
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.23
no.3
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pp.73-80
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2020
Fenton oxidation method using hydrogen peroxide is an eco-friendly oxidation method used in water treatment and soil restoration. When removing pollutants by this method, it is quite important to properly regulate the concentration of hydrogen peroxide according to the concentration of the contaminants. In this study, electrochemical biosensors using HRP (horseradish peroxidase) enzymes were manufactured and studies were conducted on the activity of enzymes and the detection characteristics of hydrogen peroxide. HRP were electro deposited with chitosan and AuNP on the working electrode surface of the SPCE (Screen Printed Carbon Electrode). Then, the fixation of enzymes was confirmed using the cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The activity of HRP enzymes was also identified from chronoamperometry (CA) and UV spectroscopy. After immersing the biosensor in PBS solution the current generated from electrodes by titrating hydrogen peroxide was measured from CA analysis. The generated current increased linearly for the concentration of hydrogen peroxide, and a calibration curve was derived that could predict the concentration of hydrogen peroxide from the current.
An analysis was completed of the hazards distance of hydrogen accidents such as jet release, jet fire, and vapor cloud explosion(VCE) of hydrogen gas, and simplified equations have been proposed to predict the hazard distances to set up safety distance by the gas dispersion, fire, and explosion following hydrogen gas release. For a small release rate of hydrogen gas, such as from a pine-hole, the hazard distance from jet dispersion is longer than that from jet fire. The hazard distance is directly proportional to the pressure raised to a half power and to the diameter of hole and up to several tens meters. For a large release rate, such as from full bore rupture of a pipeline or a large hole of storage vessel, the hazard distance from a large jet fire is longer than that from unconfined vapor cloud explosion. The hazard distance from the fire may be up to several hundred meters. Hydrogen filling station in urban area is difficult to compliance with the safety distance criterion, if the accident scenario of large hydrogen gas release is basis for setting up the safety distance, which is minimum separation distance between the station and building. Therefore, the accident of large hydrogen gas release must be prevented by using safety devices and the safety distance may be set based on the small release rate of hydrogen gas. But if there are any possibility of large release, populated building, such as school, hospital etc, should be separated several hundred meters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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