• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.107-114
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• 2017

고분자전해질 연료전지(PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell)는 일산화탄소(CO)나 황화수소($H_2S$)가 포함된 연료가 주입될 경우 성능이 저하된다. 일반적으로 멀캅탄 계열의 부취제가 첨가된 탄화수소를 개질하여 생성된 수소에는 미량의 황화수소가 포함되어 있다. 본 연구에서는 황화수소를 수소에 첨가하여 anode에 주입하였을 경우에 연료전지 성능에 미치는 영향을 파악하고, 3가지 다른 회복방법인 순수 수소 주입법, 전위 순환법과 물 순환법을 적용한 경우의 회복률을 비교하여 보았다. PEMFC의 성능은 전기화학적 방법인 polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)와 cyclic voltammetry (CV)를 사용하여 분석하였다. 피독에 대한 회복방법인 순수 수소 주입법과 전위 순환법을 사용한 경우에는 회복률이 적었고, 물 순환법을 사용한 경우에는 초기에 대비하여 약 95% 이상 성능이 회복된 것을 확인하였다. 직접적으로 피독에 노출된 anode에 물을 흘린 경우의 성능회복률이 높았으며, cathode에 흘린 경우에도 물의 crossover에 의한 효과로 전위 순환법보다 우수한 회복률을 보였다. 이러한 연구결과로부터 황화수소 피독에 대한 회복기법을 구축함으로서 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있고, 불순물이 미량 함유된 저가 수소의 사용을 가능하게 함으로서 연료전지 보급에도 기여할 수 있을 것이다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.703-707
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• 2001

크롬의 첨가에 따른 Raney 니켈의 특성을 파악하여 우수한 성능을 나타낼 수 있는 알칼리형 연료전지용 수소극의 촉매를 제조하였다. 또한 제조된 촉매를 이용, 실제 전극으로 제작하여 전류밀도를 측정한 뒤 최적의 전극재료의 제조조건을 확립하였다. 먼저 Ni-Al합금 제조시 크롬의 첨가량을 달리하여 Raney 니켈을 제조한 뒤 이를 이용하여 수소극을 제작, 전기화학적 특성을 고찰한 결과 크롬 첨가량이 증가함에 따라 mass activity도 증가하여 크롬 첨가량이 1 wt% 인 경우 최고 3.688 A/g을 나타내었다. 전기화학적 측정시 half cell의 운전온도는 8$0^{\circ}C$이었으며 전해질은 6N KOH이었다. Raney 니켈 촉매의 입자크기와 비표면 적을 조사한 결과 크롬의 첨가량이 증가함에 따라 Raney 니켈 촉매의 입자크기는 12.11 $\mu\textrm{m}$에서 크롬의 첨가량이 1.25 wt%인 경우 11.07 $\mu\textrm{m}$로 감소하였고 비표면적은 0.653 $\m^2$/g에서 0.685 $\m^2$로 중가함을 알 수 있었다. 평균입자 크기가 커짐에 따라 잔존 알루미늄의 함량은 증가함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.25-30
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• 2005

수소 분위기에서 10wt.%MnO와 기계적인 분쇄(반응성 기계적 분쇄)에 의해 Mg의 수소 저장 성질을 향상시켰다. 회전 속도는 250 rpm, 밀링시간은 2 h, 그리고 시료 대 볼 중량비는 1/45이었다. 준비한 Mg-10wt.%MnO 시료는 활성화를 위한 수소화물 형성 분해 싸이클링이 필요없었으며, 첫 번째 싸이클 593k 12 bar $H_2$에서, 10분 동안에 3.12wt.%, 60분 동안에 3.95wt.%의 수소를 흡수하였다. 또한 Mg-10wt.%MnO는 593k 0.8 bar $H_2$에서 60분 동안에 2.12wt.%의 수소를 방출하였다. MnO와 Mg의 방응성 분쇄는, 핵생성을 용이케하고 (Mg 입자의 표면에 결함 형성과 첨가물에 의해), Mg 입자의 표면에 crack을 만들어 Mg의 입자 크기를 줄여 그 결과 수소 원자의 확산 거리를 작게 함으로써 수소 흡수 방출 속도를 증가시킨다. 수소화물 형성 분해 싸이클링은 Mg 입자의 표면에 crack을 만들고 Mg의 입자 크기를 줄여 수소 흡수 방출 속도를 증가시킨다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.745-748
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• 2009

수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 원소로 최근 수소경제시대에 대한 기대와 함께 청정 에너지 carrier로 주목받고 있다. 본 연구에서는 고순도 수소 생산을 위해 water gas shift (WGS) 반응과 $CO_2$의 분리를 하나의 unit operation의 형태로 수행하는 신개념의 thermal swing sorption enhanced reaction (TSSER) 공정의 타당성을 테스트하는데 목적을 두고 있다. Le Chatelier 원리를 기본으로 하는 흡착분리 동시 반응 (sorption enhanced reaction, SER)에서는 수소생산 반응의 열역학적 한계를 극복할 수 있고 정반응의 속도를 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 $K_2CO_3$가 첨가된 hydrotalcite에 대한 고온에서의 $CO_2$ 화학흡착 평형 및 거동 데이터를 실험을 통하여 측정하였다. 또한 WGS 상용촉매와 화학 흡착제를 이용하여 흡착분리 동시 반응을 실험과 수치해석 시뮬레이션으로 수행하였고, 연구결과로부터 연료전지에 사용할 수 있는 고순도의 수소 (~10 ppm CO)를 직접 생산할 수 있으며, 동시에 고압상태의 $CO_2$를 고순도로 포집할 수 있음을 확인할 수 있었다. 고압, 고순도의 $CO_2$ 포집은 이후 $CO_2$ 저장에 용이하게 이용되어 온실가스 저감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.91-99
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• 1999

Mg, Ni, graphite chips을 원료로 하여 기계적 합금화를 수행한 결과, 분위기 수소와 carbon의 불안정한 유기화합물이 합성되어 사료 획득시에 격렬한 발화 현상을 야기하는 것으로 생각되며 수소 분위기에서 45Mg+55Ni chips을 합성한 후 graphite를 첨가하여 Ar 분위기에서 합금화한 결과 Mg-Ni-C가 합성되었다. 개선된 공정에서 획득한 시료는 623K에서 약 4.9 wt%의 수소를 저장하지만 안정한 Mg-Ni-C-H의 합성여부와 수소화 특성등은 보다 면밀한 물리화학적 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.179-188
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• 2011

본 연구에서는 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성에 있어서 탄화수소 연료의 첨가효과를 알아보기 위하여 상온, 고압, 정적상태의 연소실에서 실험을 수행하였다. 층류화염전파속도는 상세반응기구와 전달물성치를 사용하여 계산하였고 이를 실험으로 측정된 값과 비교하였다. 탄화수소 연료가 첨가된 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성은 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성의 관점에서 평가되며 희박예혼합 화염에 대해 실험으로부터 측정된 셀불안정성을 유발하는 임계 Peclet 수는 이론적으로 얻어진 값과 비교하였다. 실험결과는 반응혼합물에 탄화수소 계 연료의 첨가량이 증가할수록 화염전파속도는 감소함을 보였다. 합성가스-공기화염에 프로판과 부탄을 첨가하였을 경우 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성이 감소하여 셀 형성은 현저하게 감소하였다. 반면 메탄을 첨가하였을 경우 셀 불안정성이 완화되는 효과는 없었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.541-541
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• 2013

현재 병원에서 사용하는 치아미백은 고농도의 과산화수소와 carbamide peroxide가 함유된 미백제를 이용하여 전문성을 가진 의사가 직접 시술을 하고 있다 [1]. 과산화수소의 농도가 높을수록 미백효과가 높지만 [2] 과산화수소의 농도가 지나치게 높으면 인체에 유해하다 [3,4]. 따라서, 고농도의 과산화수소가 함유된 미백제의 사용은 전문가만 시술할 수 있도록 이를 제한하고 있다. 이로 인해, 일반 가정용으로 판매되는 다양한 미백제품들은 저농도(최대6%)의 과산화수소가 함유되어 있으며 장기간 지속적으로 사용해야만 치아미백효과를 볼 수 있다. 우리는 가정에서도 보다 안전하고 단기간에 효율적으로 치아의 미백효과를 보기 위하여, 식품의약품안정청에서 규제하고 있는, carbamide peroxide (15%)와 저온 대기압 플라즈마 제트를 사용하여 미백효과를 관찰하였다. 플라즈마 제트의 유량은 200 sccm이며, 공기를 사용하였다. 미백효과를 보기 위한 대상으로는 우치(牛齒)를 사용하였으며, 플라즈마를 처리하여 미백효과를 관찰하였다. 실험 대조시료군으로는 carbamide peroxide (15%)를 처리하지 않은 우치와 처리한 우치, 그리고 carbamide peroxide (15%)를 처리한 우치에 수증기(0.2~1%)를 첨가한 다음, 이들 세가지 시료에 각각 공기 플라즈마를 조사하여 비교해보았다. 모든 실험의 플라즈마 처리시간은 최대 20분까지로 하였다. 수증기를 첨가한 이유는 활성산소의 농도를 높이기 위함이며, 이로써 탁월한 미백효과를 얻을 수 있다. 이는 활성산소와 치아의 유기질이 반응하여, 색이 진한 탄소고리 화합물을 밝은 색의 사슬구조로 바꿔주기 때문이다. 실험을 통하여 우치에 carbamide peroxide (15%)와 수증기(0.2~1%)를 처리한 경우 플라즈마의 미백효과가 탁월함을 보였다. 이때 CIE색좌표 ($L^*a^*b^*$)에서 명도도가 최대 2배 이상 높아짐을 보았다. 미백효과에 대한 측정은 측색분광기(CM-3500d)를 이용하였다.

• 공업화학
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• 제10권8호
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• pp.1210-1215
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• 1999

Pd/C촉매가 부유되어 있는 3상 슬러리 반응기에서 원료 p-nitroaniline(PNA)를 수소 첨가시켜 고순도의 p-phenylenediamine(PPD)를 합성하는 최적 반응조건을 구하였다. 수소첨가 반응시 활성점에서 수소부족을 줄이고 불순물의 생성을 감소시킬 수 있도록, 기체-액체, 액체-촉매사이의 물질전달 저항을 최소화하고 표면반응속도가 율속할 수 있게 반응조건을 설정하였다. 이 반응조건은 온도 $60^{\circ}C$, 압력 60~70 psig, 촉매농도 1~2 g-cat/L일 때가 최적이었으며, 반응속도는 PNA 농도에 0차, 수소 반응압력에 1차를 각각 보여주었으며, 총괄반응속도식은 $R_A=6.44{\times}10^6{\cdot}H{\cdot}P{\cdot}m{\cdot}$exp(-4659/T)로 나타났다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.432-438
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• 2008

Ru/C 촉매를 이용한 p-toluidine (TLD) 선택적 수소화 반응의 특성을 파악하기 위하여 반응 온도, 수소 압력, 촉매량, 반응용매 및 알카리 첨가제와 같은 공정변수들을 변화시켜가면서 반응속도와 생성물 분포에 미치는 영향을 조사하였다. TLD 수소화 반응에서 4-methylcyclohexylamine (MCHA)이 주된 생성물로 얻어졌으며 부반응물로는 bis(4-methyl cyclohexyl) amine (BMCHA)이 주로 생성되었다. MCHA는 온도와 압력의 증가에 따라 감소하였지만, 촉매량에 따라서는 증가함을 나타내었다. 용매의 변화에서는 isopropanol (IPA)에서 가장 좋은 선택도를 나타내었다. 이로부터 TLD 선택적 수소화에 대한 반응 기구를 제시하였다. 알카리염의 첨가는 BMCHA의 생성률을 낮게 하여 MCHA로의 선택도를 증가시켰으며 반응속도 또한 증가시켜주는 효과를 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.340-348
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• 2011

Effects of various inorganic-metal oxide (Zr, Zn, Si, Al and Ca as promoters and stabilizers) additive on the reduction rate of iron oxide and the composition of forming hydrogen using the steam-iron cycle operation was investigated. The reduction rate of redox agent with additive was determined from weight change by TGA. The changes of weight loss and reduction rate according to redox agent with various additive affected the hydrogen purity and cycle stability of the process. The cyclic micro reactor showed that hydrogen purity exceeding 95% could be obtained by the water splitting with Si/Fe, Zn/Fe, Zr/Fe redox agents. The redox agents with these elements had an affect on redox cycle stability as a good stabilizer for forming hydrogen by the steam-iron process.