• Clean Technology
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• v.21 no.1
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• pp.53-61
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• 2015

In this study, we have investigated the kinetics on the char-CO₂ catalytic gasification reaction. Thermogravimetric analysis (TGA) experiments were carried out for char-CO₂ catalytic gasification of an Indonesian Kideco sub-bituminous. Na₂CO₃ and K₂CO₃ were selected as catalysts which were physically mixed with coal. The char-CO₂ catalytic gasification reaction showed a rapid increase of carbon conversion rate at 850 ℃, 60 vol% CO₂, and 7 wt% Na₂CO₃. At the isothermal conditions ranging from 750 ℃ to 900 ℃, the carbon conversion rates increased as the temperature increased. Four kinetic models for gas-solid reaction including the shrinking core model (SCM), random pore model (RPM), volumetric reaction model (VRM), and modified volumetric reaction model (MVRM) were applied to the experimental data against the measured kinetic data. The gasification kinetics were suitably described by the MVRM for the Kideco sub-bituminous. The activation energies for each char mixed with Na₂CO₃ and K₂CO₃ were found 55-71 kJ/mol and 69-87 kJ/mol.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.485-488
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• 2006

고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 소형전원에서부터 분산용전원에 이르기 까지 넓은 응용범위를 가지고 있다. 이러한 PEMFC의 응용범위 중 메탄올 개질반응을 통하여 발생된 수소를 이용하는 휴대용 PEMFC 시스템의 경우, 개질 시 발생하는 일산화탄소가 백금촉매를 피독시켜 연료전지의 성능을 저하시키는 주요 원인이다. 따라서 연료전지의 성능저하를 막기 위해서는 개질가스의 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 낮추는 것이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 개질가스의 일산화탄소 농도를 낮추기 위한 반응기를 설계 및 제작하였으며, 상용촉매를 사용하여 CO저감 성능실험을 하였다. 또한, PROX 촉매 및 methanation 촉매를 조합하여 사용함으로써 $140^{\circ}C{\sim}190^{\circ}C$ (약 $50^{\circ}C$)의 온도범위에서 일산화탄소의 농도 10ppm이하의 결과를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.4
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• pp.544-552
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• 2014

In this study, We have investigated the kinetics on the char-$CO_2$ gasification reaction. Thermogravimetric analysis (TGA) experiments were carried out for char-$CO_2$ catalytic gasification of an Indonesian Roto lignite. $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $CaCO_3$ and dolomite were selected as catalyst which was physical mixed with coal. The char-$CO_2$ gasification reaction showed rapid an increase of carbon conversion rate at 60 vol% $CO_2$ and 7 wt% $Na_2CO_3$ mixed with coal. At the isothermal conditions range from $750^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$, the carbon conversion rates increased as the temperature increased. Three kinetic models for gas-solid reaction including the shrinking core model (SCM), volumetric reaction model (VRM) and modified volumetric reaction model (MVRM) were applied to the experimental data against the measured kinetic data. The gasification kinetics were suitably described by the MVRM model for the Roto lignite. The activation energies for each char mixed with $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ were found a 67.03~77.09 kJ/mol and 53.14~67.99 kJ/mol.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.263-264
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• 2002

연소시설에서 배연가스중의 NOx 배출을 저감하기 위하여 선택적 촉매 환원법(SCR)과 선택적 무촉매 환원법(SNCR)이 널리 이용되고 있다. 이러한 촉매처리는 Pt와 같은 귀금속이 포함된 촉매 하에서 암모니아를 환원제로 사용하였으나, R와 같은 귀금속의 경우 배연가스내에 함유된 중금속이나 비소(Arsenic), SOx, 비산재(fly ash)등에 의해 쉽게 비활성화(deactivation)되는 단점이 있다(Sumitra R et al., 1995). (중략)

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2005.07a
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• pp.317-322
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• 2005

[ $Pt/CeO_2$ ] 촉매에 Zr을 첨가하여 우수한 저온 수성가스전화반응의 활성을 가진 촉매를 만들었다. $Pt/ZrO_2-CeO_2$ 촉매는 $Pt/ZrO_2$나 $Pt/CeO_2$ 촉매에 비해 Ce와 Zr의 상호작용에 의한 시너지 효과로 인해 CO chemisorption으로 측정한 Pt area가 증가하고 담체에 Pt가 잘 분산되었다. 또한, Zr이 첨가된 $Pt/CeO_2$는 Ce의 redox 능력을 향상시켜 support의 reducibility를 향상시켰다. 담체에 고르게 잘 분산되고 support의 산소저장능력과 reducibility가 향상된 $3\;wt\%\;Pt/ZrO_2-CeO_2$ 촉매들은 반응물에 수소와 이산화탄소의 첨가 유무와 상관없이 $3\;wt\%\;Pt/ZrO_2$나 $3\;wt\%\;Pt/CeO_2$ 촉매보다 우수한 활성을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.73.2-73.2
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• 2011

합성천연가스(SNG: Synthetic Natural Gas)를 얻기 위해, 석탄 가스화로부터 얻은 합성가스는 일반적으로 수소와 일산화탄소의 비가 3.0($H_2$/CO)이 되도록 수성가스전환(WGS)반응을 거친 후 메탄화반응기로 유입되며, 가능하면 낮은 온도에서 메탄 전환율이 높은 메탄화 반응의 특성상 강한 발열반응이 수반되므로 이를 낮추는 것이 중요하다. 또한, 최종생성물내의 메탄 농도를 높이기 위해 WGS 이후 탈황과 동시에 이산화탄소를 제거하기 위한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 정제된 합성가스의 WGS와 이산화탄소 제거가 생략된 공정을 개발하기 위해, 상업용 촉매에 대하여 수소의 농도가 낮은 합성가스를 이용하여 스팀과 이산화탄소에 대한 메탄화반응 특성을 평가하였다. 또한, 이산화탄소의 존재여부에 따라 스팀으로 메탄화반응과 WGS가 동시에 일어날 수 있는 최적의 운전조건을 얻고자 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.93-95
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• 2006

도시가스, LP 가스, 가솔린 등의 수증기 개질의 반응온도가 $700^{\circ}C$이상의 고온에서 이루어지는 것에 비해 DME 수증기 개질의 반응온도는 $400^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이루진다는 점에서 우수하다. 또한 황 성분을 함유하지 않기 때문에 원료로부터 탈황 과정이 필요 없다. 특히 DME 수증기 개질의 경우 반응온도가 낮은 것과 개질 촉매가 일반적으로는 Cu 계 촉매이기 때문에 도시가스 등의 개질장치와 달리 CO 변성 장치가 불필요하다. 이 때문에 수소제조를 위해 개질장치가 소형화 가능하고 연료전지 자동차로의 탑재가 용이하여 가능성이 높다 개질장치가 소형화 가능한 것으로 메탄올의 수증기 개질이 있지만 메탄올은 독성이 있다는 점이 문제시되고 있다. 그 점에서 메탄올의 수증기 개질 보다 반응 온도는 다소 높게 되지만 독성 없는 DATE는 기존의 LP가스 인프라를 이용할 수 있는 ME는 특히 우수한 수소제조를 위한 원료이고 수소저장체로 사료된다. 본 연구에서는 가능성 높은 촉매를 사용하여 DME로부터 수소 전환율, 수소 생성속도와 양에 대한 실험실적 결과를 고찰하고자 수행하였다

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.3
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• pp.312-318
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• 2011

We have investigated the kinetics and catalytic activity of $CO_2$-lignite gasification with various metal precursors as catalysts. $K_2CO_3$, $Mn(NO_3)_2$, and $Ce(NO_3)_3$ were used and impregnated on a coal using an evaporator. The gasification experiments were carried out with the low rank coal loaded with 5 wt% catalyst at the temperature range from $700{\sim}900^{\circ}C$ and atmospheric pressure with the $N_2-CO_2$ reactant gas mixture. The catalytic effect on the gasification rate of the low rank coal with $CO_2$ was determined by the thermogravimetric analyzer. It was observed that the low rank coal reached the complete carbon conversion regardless of the kinds of catalysts at $900^{\circ}C$ from the results of TGA. The catalytic activity was ranked as 5 wt% $K_2CO_3$ > 5 wt% $Mn(NO_3)_2$ > 5 wt% $Ce(NO_3)_3$ > Non-catalyst at $900^{\circ}C$. The gasification rate increased with increasing the temperature. The activation energy of the catalytic gasification with 5 wt% $K_2CO_3$ was 119.0 kJ/mol, which was the lowest among all catalysts.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.6
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• pp.1086-1092
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• 2012

In this study, kinetic studies and analysis of the produced syngas were conducted for low rank coal gasification under $CO_2$ atmosphere. 6 coals were analyzed to measure amount of sulfur and ash by proximate and ultimate analyses. And then they were analyzed to select suitable sample by using Thermogravimetric analyzer (TGA). Selected coal sample Samhwa was mixed with catalysts. Mixed samples with catalysts were used to get activation energy under $CO_2$ atmosphere by using Kissinger's method and shrinking core model (SCM). Also, analysis of produced syngas was performed by Gas Chromatography (GC). In this experiment, activation of the $K_2CO_3$ was the best performance, and result of the analysis of the syngas showed similar trend with result of the activation energy.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.113.1-113.1
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• 2010

본 연구에서는 중 소형 SOFC에 적용할 수 있는 연료 변환 시스템으로 자체 기동 및 독립운전이 가능한 천연가스 자열개질(ATR) 반응기를 $10Nm^3/hr$급으로 개발하고자한다. 설계된 천연가스 자열개질기는 자열개질 촉매를 코팅한 금속 모노리스형 촉매체를 반응기 내에 장착함으로써 반응열을 신속하게 제거 또는 공급할 수 있는 시스템으로 구성되었다. 이는 금속 모노리스의 뛰어난 열전도 능력에 의해 반응기 내의 촉매층 전체 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있는 저에너지형 자열개질 반응기이다. 또한 빠른 기동 특성을 실현하기 위하여 전기 발열식 촉매체(EHC ; Electically Heated Catalyst)를 장착한 start-up 시스템을 적용하여 천연가스 자열개질 반응기의 신속한 기동과 장치 간편화를 실현하였으며, 합성 syngas의 배열 회수를 위한 최적 열교환 시스템을 설계/적용함으로써 에너지 효율 향상을 도모하였다. 이와 같은 촉매 및 구조 시스템을 가지는 천연가스 자열개질 반응용 소형 연료변환 시스템을 원통형의 이중관 구조로 구성하고, 독립운전 모드로 개발함으로써 소형 SOFC의 연료 변환장치의 적용에 용이하게 하고자 한다.