• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.627-631
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• 2012

Sodium borohydride, $NaBH_4$, shows a number of advantages as hydrogen source for portable proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The durability of Co-P-B/Cu catalyst for sodium borohydride hydrolysis reaction was studied. The effect of reaction temperature, $NaBH_4$ concentration, NaOH concentration and calcination temperature of catalyst on the durability of Co-P-B/Cu catalyst were measured. The gel formed during hydrolysis reaction affected the durability of catalyst (loss of catalyst). Formation of gel increased the loss of the catalyst. When $NaBH_4$ concentration was high and reaction temperature was higher than $60^{\circ}C$, loss of catalyst was low because gel was not formed. But under the temperature of $40^{\circ}C$, loss of catalyst increased due to gel formation When $NaBH_4$ concentration was 40 weight % and the reaction temperature was $40^{\circ}C$, the loss of catalyst increased as the NaOH concentration increased. As the calcination temperature of catalyst decreased, the loss of catalyst decreased and the activity of catalyst decreased. Calcination of the catalyst at high temperature enhanced the durability of catalyst but diminished the activity of catalyst.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.3
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• pp.330-336
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• 2005

The ozone injection method was proposed to improve the catalytic process for the removal of nitrogen oxides ($NO_x$). Nitric oxide (NO) in the exhaust gas was first oxidized to nitrogen dioxide ($NO_2$) by ozone produced by dielectric barrier discharge, and then the exhaust gas containing the mixture of NO and $NO_2$ was directed to the catalytic reactor where both NO and $NO_2$ were reduced to $N_2$ in the presence of ammonia as the reducing agent. A commercially available $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ catalyst was used as the catalytic reactor. The $NO_2$ content in the mixture of NO and $NO_2$ was changed by the amount of ozone added the exhaust gas. The effect of reaction temperature, initial $NO_x$ concentration, feed gas flow rate, and ammonia concentration on the removal of $NO_x$ at various $NO_2$ contents was examined and discussed. The increase in the content of $NO_2$ by the ozone injection remarkably improved the performance of the catalytic reactor, especially at low temperatures. The present ozone injection method appears to be promising for the improvement of the catalytic reduction of $NO_x$.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.19 no.1
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• pp.13-18
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• 2018

At ruthenium (Ru) catalyst was exposed from the atmosphere, the degree of catalyst activation decreased. The change of catalyst activity with the number of days of exposure to air for the Ru catalyst was confirmed using the surface tension method quantitatively. Mechanical properties and surfactant change after polymerization by DCPD using Ru catalyst for each air exposure day was evaluated. The Ru catalyst mixed with a dilution agent was exposed in the air and color was monitored for each day. Surface tension was measured using Wilhelmy and PTFE and associated with different catalyst activities. Heat was measured in real time during polymerizing DCPD with Ru catalyst. After polymerization, tensile strength was measured for p-DCPD and the change of material property was measured. Interfacial properties were also evaluated via microdroplet pull-out tests between glass fiber and p-DCPD. The surface tension was stable until the 4 days (33 dyne/cm) whereas the surface energy increased at the 10 days (34 dyne/cm), which could be correlated with oxidation of the catalyst. Tensile property and interfacial shear strength (IFSS) was also stable until the 4 days (tensile strength: 38 MPa and IFSS: 26 MPa) whereas the mechanical property decrease at 10 days (tensile strength: 15 MPa and IFSS: 3 MPa) dramatically.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.132.1-132.1
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• 2010

Anode off-gas of high temperature fuel cells such as MCFC still contain combustible components such as hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbon. Thus, it's very important to fully burn anode off-gas and use the generated heat in order to increase system efficiency. In the present study, catalytic combustors have been applied to high temperature MCFC system so that the combustion of anode-off gas can be boosted up. Since the performance of catalytic combustor directly depends on the combustion catalyst, this study has been focused on the experimental investigation on the combustion characteristics of multiple commercial catalysts having different structures and compositions. In order to determine the design conditions of the catalytic combustor, parameters such as inlet temperature, space velocity and excess air ratio have been varied and optimized for combustor design. Results show that $H_2$ in off-gas assists $CH_4$ combustion in a way that it decreases minimum inlet temperature limit and increases maximum space velocity while keeping high fuel conversion efficiency.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.117-117
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• 2010

석탄 가스화에서 유도된 합성가스는 합성반응 공정을 통하여 합성석유, 메탄올(& DME), 합성천연가스(SNG) 등의 다양한 화학원료를 제조할 수 있어 이의 활용이 점차적으로 확대될 것이다. 이 중 SNG 공정의 경우, 석탄가스화기에서 생산된 합성가스는 집진, 탈황, 수성가스전환($H_2$/CO 비를 조절), $CO_2$ 제거 등의 공정을 거쳐 메탄화 반응기로 유도되는데, 메탄화 반응에서 $CO_2$가 반응에 참여하면 탄소포집 및 저장(CCS)의 부담을 크게 줄일 수 있어 이에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, 상업용으로 활용되고 있는 단열반응기를 직렬로 연결할 경우, 메탄화반응의 발열로 인한 반응기내의 온도 상승으로 $CO_2$가 생성되는데 이후의 2차 또는 3차의 단열반응기에서 $CO_2$ 수소화반응이 진행되면 최종 생성물인 메탄의 수율이 증가하며, 뿐만아니라 생성물 중 포함된 수소의 농도를 낮출 수 있는 장점을 가지게 된다. 따라서, 본 연구에서는 Ni계 촉매를 사용하여 풍부한 $H_2$ 분위기에서 Fe를 첨가하여 이의 함량이 $CO_2$ 수소화반응의 탄소 전환율과 생성되는 메탄의 수율에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.115.2-115.2
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• 2010

Autothermal reforming(ATR) processes of hydrocarbon liquids such as diesel fuels are spotlighted as methods to produce hydrogen for Fuel cell. However, the use of heavy hydrocarbons as feedstocks for hydrogen production causes some problems which increase the catalyst deactivation by the carbon deposition. Coking can be inhibited by increasing the water dissociation on the catalyst surface. This results in catastrophic failure of whole system. Performance degradation of diesel autothermal reforming leads to increase of undesirable hydrocarbons at reformed gases and subsequently decrease the performance. In this study, perovskite-based catalysts were investigated as alternatives to substitute the noble metal catalyst for the ATR of diesel. The investigated perovskite structure was based on LaCrO3. and metals were added at the A-site to enhance oxygen ion mobility, transition metals were doped on the B-site to enhance the reformation. Substituted Lanthanum chromium perovskite were made by aqueous combustion synthesis, which can produce high surface area. And for the homogeneous fuel supply, we made ultrasonic injection system for reforming. We compared durability of evaporation system and ultrasonic system for fuel injection.

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

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.86.1-86.1
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• 2010

예비개질기(Pre-reformer)는 중대형 내부개질형 용융탄산염 연료전지(MCFC) 시스템에서 다양한 연료를 사용하기 위한 필수적인 화학반응기이다. 예비개질기는 스택 전단에 설치함으로서 스택 내부의 열균형을 유지하고, 다양한 원료를 연료로 이용할 수 있도록 하며, 황화물로부터 후단의 개질촉매 및 전극촉매를 보호하여 주개질 반응의 부담을 감소시켜 MCFC 시스템의 내구성 향상의 중요한 역할을 한다. 본 연구는 예비개질 반응기 설계에 CFD 모델링을 적용하기에 앞서 파일롯 반응기 내 농도/ 온도 구배를 측정하고자 하는 목적으로 수행되었다. 반응가스로는 천연가스 내 고차탄화수소(C2 이상) 중 상대적으로 높은 농도를 가진 에탄을 이용하였고, MCFC용 예비개질기의 운전특성을 고려하여 비교적 낮은 온도와 높은 수증기/탄소 비에서 단열반응기로 실험을 진행하였다. 향후 본 실험결과를 이용하여 CFD 모델링에 대한 검증을 수행할 예정이며, 하수처리장부생가스(ADG)/ 매립지 가스(LFG)용 MCFC 시스템을 위한 예비개질기 설계에도 적용을 하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.133.2-133.2
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• 2010

Fischer-Tropsch synthesis (FTS) was carried out in heat-exchanger typed reactor with cobalt metallic foam catalyst. Considering the heat and mass transfer limitations in the cobalt catalyst, a Co-foam catalyst with an inner metallic foam frame and an outer cobalt catalyst was developed. The Co-foam catalyst was highly selective toward liquid hydrocarbon production and the liquid hydrocarbon productivity at $203^{\circ}C$ reached to $52.5ml/(kg_{cat}{\cdot}h)$, which was higher than that obtained by the Co-pellet. Furthermore, the heat-exchanger typed reactor was developed to efficiently control the highly exothermic reaction heat. The reaction heat generated in the FTS reaction on the cobalt active site was easily transferred to reactor wall by the metallic foam in the catalyst and the transferred reaction heat was directly removed by the hot oil which circulated the wall side of the heat-exchanger typed reactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.303-305
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• 2005

현재 인류가 직면하고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 최선의 대안으로서 수소 에너지 및 연료전지 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 디메틸 에테르를 이용한 수소 생산 기술에 대한 연구를 수행하였다 디메틸 에테르(BATE)는 안정한 화합물로서 비 활성적이고 부식성이 없으며 발암성 및 마취성이 얼어 인체에 무해한 청청 연료로서 각광을 받고 있으며 특히 기존의 LPG 인프라를 그대로 사용할 수 있는 장점 등으로 수소 스테이션 및 소형 연료전지용 수소 발생기 등에의 적용을 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 이러한 응용을 위한 수소 발생기용 DME 개질 반응기의 개발을 위하여 본 반응에 대한 촉매 종류의 영향, 공간속도의 최적화, 반응 메카니즘에 따른 촉매 선정, 반응온도 등의 다양한 반웅 조건에 대한 영향을 확인하고 실제 소형 연료전지를 위한 수소공급 장치로서 적용코자 마이크로채널 반응기에 적용하여 마이크로채널 DME 개질반응기의 컴팩트한 수소공급 장치로서의 적용 가능성을 평가하였다.