• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.3
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• pp.353-357
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• 2017

In this study, the inclusion phenomena of tetrahydrofuran + 3-hydroxytetrahydrofuran + $CH_4$ clathrate hydrates were explored via thermodynamic and spectroscopic approaches. The phase equilibria of the double hydrates - THF + $CH_4$ and 3-OH THF + $CH_4$ clathrate hydrates - were determined by pressure-temperature trace during hydrate formation and dissociation, and the result revealed that the equilibrium pressures were shifted to lower pressure region compared to pure $CH_4$ hydrate. The powder X-ray diffraction patterns revealed that the double hydrates of THF + 3-OH THF formed structure II type clathrate hydrates with $CH_4$. The dispersive Raman spectra of the double clathrate hydrates also exhibited that $CH_4$ can be trapped in both $5^{12}6^4$ and $5^{12}$ cages whereas THF and 3-OH THF were encaged in $5^{12}6^4$ cage.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.150.2-150.2
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• 2011

Unlike non-ionic clathrate hydrates stably formed by van der Waals interaction between a guest molecule and a surrounding host framework, ionic clathrate hydrates are stabilized by ionic interaction between an ionic guest molecule and the host water-framework. Here, we firstly described the stable entrapment of the superoxide ions in ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate. Owing to peculiar direct guest-guest ionic interaction, the lattice structure of ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate shows significant change of lattice contraction behavior even at relatively high temperature(120K). Particularly, we note that ionic-induced dimensional change is much greater than thermal-induced change. Such findings are expected to provide useful information for a better understanding of unrevealed nature of clathrate hydrate fields.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.691-694
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• 2009

TBAB (Tetra-n-butyl ammonium bromide)는 상압에서 semi-clathrate를 형성하는 물질로서 최근 열역학적 촉진제 및 기체 저장 물질로서 주목받고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성 시TBAB가 열역학적 촉진제로서 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 농도 (5, 10, 40, 60 wt%)의 TBAB를 $CH_4\;+\;H_2O$계, $CO_2\;+\;H_2O$계, $N_2\;+\;H_2O$계에 첨가하여 가스 하이드레이트 3상 평형 (H - LW - V)을 측정 하였다. 실험 결과 TBAB의 조성에 따른 촉진경향은 각 계가 유사하지만, 촉진 정도는 $N_2\;+\;H_2O$ 계가 앞의 두계에 비해 월등히 큰 것을 알 수 있었다. 또한, TBAB 농도가 40 wt% 일때 촉진효과가 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 농도에서는 반대로 촉진효과가 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 혼합 하이드레이트 형성에 참여하지 못한 TBAB가 가스 하이드레이트 형성을 억제하기 때문으로 사료된다. 결과적으로 가스하이드레이트 공정에 TBAB를 열역학적 촉진제로서 적용할 경우 촉진효과가 가장 큰 40 wt% 범위의 농도로 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 사료된다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성을 이용한 천연가스 수송/저장법을 위한 연구뿐만 아니라 기체 분리 공정 개발과 관련된 연구의 중요한 기초 자료가 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.189.2-189.2
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• 2011

매립가스(LFG)는 약 50v/v% 이상의 메탄가스로 이루어져 있어 LFG의 자원화 사업은 국내 신 재생에너지를 이용한 발전사업 중 태양광사업 다음으로 활발히 진행되고 있다. LFG의 대표적인 활용기술로는 가스엔진, 가스터빈 및 증기터빈을 이용한 발전과 중질가스 및 고질가스 형태의 연료로 생산하는 방식 등이 있으며 이러한 분야에 매립지가스를 적용하기 위해서는 장치 부식의 주 원인이 되는 황화수소 가스의 제거가 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위해 하이드레이트와 마찬가지로 동공을 형성하여 가스의 포집과 저장이 가능한 하이드로퀴논(HQ)을 이용하고자 한다. HQ은 $0^{\circ}C$ 부근에서 해리되는 하이드레이트와 달리 상온에서 고체 형태로 구조를 유지할 수 있어 가스의 포집 및 저장에 용이한 장점이 있다. 메탄, 이산화탄소, 황화수소 혼합가스에서 황화수소 90% 이상 제거를 목적으로 HQ와 반응시켜 동공 내에 이들 가스의 포집여부를 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.146.2-146.2
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• 2011

Molecular behaviors and crystal structures of the binary hydrates of $CH_4$ and ethanol were identified by means of 13C solid-state NMR and powder XRD methods at various concentrations of ethanol. In addition, NMR peak areas were used to calculate cage occupancies for both guest species. Obtained results showed that more $CH_4$ molecules are captured into hydrate phase per unit mass of ethanol molecules because $CH_4$ molecule can occupy sII large cages more, and pure $CH_4$ hydrate can form more as well at lower ethanol concentrations. Even though tuning phenomenon was already reported for some aqueous hydrate promoters such as THF, aqueous ethanol solutions are found to play the same tuning role in the binary clathrate hydrates in this study.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.6
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• pp.1095-1099
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• 2008

In this study, we investigated that hydrate formation and phase behavior of the $THF+H_2$ binary clathrate hydrates. In order to confirm the binary clathrate hydrate formation we employed the Raman and NMR spectroscopies that are known to be quite powerful tools, particularly for examining the cage occupancy pattern of guest molecules. In addition, we traced the P-T profiles from clathrate hydrate formation and dissociation process, which made it possible for the resulting phase equilibrium boundary to be clearly established. In the binary clathrate hydrate matrix we further identified that the relatively large THF molecules can only occupy the large $5^{12}6^4$ cavities, while the small $H_2$ molecules are entrapped in the empty $5^{12}$ cavities in structure-II, making the hydrate to be stable above 273 K even at relatively low pressure condition. Considering that pure $H_2$ hydrate can be produced at the extreme pressures higher that 1,000 bar, we can conclude that the water-soluble second guest inclusion induces $H_2$ storage and transportation to be readily achievable under much milder conditions.