• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권3호
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• pp.267-274
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• 2009

온실가스 배출 규제에 따라 이산화탄소 배출 감축은 산업계에서 해결해야 할 가장 중요한 과제 중 하나가 되었다. 이산화탄소는 온실가스 발생원 중 대부분을 차지하며 본 논문에서는 실제 대규모 산업 현장에서의 이산화탄소 배출을 저감하는 직접적인 방안으로 메탄의 이산화탄소 개질 반응을 이용하는 방법을 고찰해 보았다. 강한 흡열 반응 형태인 이 반응에 대해 추가적인 이산화탄소 발생을 피하며 효율적으로 에너지를 공급하기 위해서는 자열 개질 반응을 이용하는 것이 적합한 방법으로 판단된다. 생산된 합성가스는 환원가스로 재활용하거나 화학제품 및 연료의 합성에 활용할 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권1호
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• pp.231-235
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• 2014

Rh doped Ni and Co catalysts, Rh-M/$CeO_2$(20 wt %)-$Al_2O_3$ (0.2 wt % of Rh; M = Ni or Co, 20 wt %) were synthesized to produce hydrogen via autothermal reforming (ATR) of commercial gasoline at $700^{\circ}C$ under the conditions of a S/C ratio of 2.0, an O/C ratio of 0.84, and a gas hourly space velocity (GHSV) of $20,000h^{-1}$. The Rh-Ni/$CeO_2$(20 wt %)-$Al_2O_3$ catalyst (1) exhibited excellent activities, with $H_2$ and ($H_2$+CO) yields of 2.04 and 2.58 mol/mol C, respectively. In addition, this catalyst proved to be highly stable over 100 h without catalyst deactivation, as evidenced by energy dispersive spectroscopy (EDX) and elemental analyses. Compared to 1, Rh-Co/$CeO_2$(20 wt %)-$Al_2O_3$ catalyst (2) exhibited relatively low stability, and its activity decreased after 57 h. In line with this observation, elemental analyses confirmed that nearly no carbon species were formed at 1 while carbon deposits (10 wt %) were found at 2 following the reaction, which suggests that carbon coking is the main process for catalyst deactivation.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.47-52
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• 2013

본 연구는 $Ni/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매를 이용하여 프로판의 자열개질반응을 통한 수소제조에 관한 것이다. $Ni/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매는 용매로서 물을 사용한 방법(CZ-W), 우레아와 물을 사용한 방법(CZ-UW), 우레아, 에탄올 및 물을 사용한 방법(CZ-UWA)으로 각각 제조하였다. 반응물질의 조성은 $Steam/C_3H_8$=3, $C_3H_8/O_2$=2.70 이었고, 반응은 상압 고정층 유통식 반응기에서 $300{\sim}700^{\circ}C$ 온도범위에서 진행하였다. 촉매제조시 용매에 우레아 및 에탄올을 첨가할 경우 촉매의 활성이 증가하였다. CZ-UW 촉매의 경우 클러스터형태의 탄소생성에 기인한 활성점 피막으로 인해 쉽게 비활성화가 초래됐다. 하지만 CZ-UWA 촉매의 경우 반응 후 탄소가 활성에 영향을 미치지 않는 나노파이버형태로 존재하여 활성저하가 발생되지 않음을 SEM을 통해 확인했다. 또한 $Ni/Ce_{0.75}Zr_{0.25}O_2$ 촉매의 전환율 및 수율이 더 좋게 나타났으며 또한 소량의 Cobalt를 첨가했을 때 탄소에 대한 저항성이 크게 향상됨을 TGA로 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.5-8
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• 2007

In this paper, numerical investigation has been carried out to study performance of methane autothermal reformer and dynamic behavior for light-off under various operating conditions. In order to simulate the given problems, numerical methods are incorporated using finite-volume method. In addition, porous medium approach is accepted because the catalytic phenomena occur in porous media. Also, start-up issue is significant in autothermal reformer although the reaction is marginally exothermic. Thus, in this study transient behavior has been also investigated to find out optimal operating conditions for start-up.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.156-163
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• 2015

The fuel cells have been investigated in the applications of marine as the high efficient and eco-friendly power generating systems. In this study, modeling of IR Type molten carbonate fuel cell (Internal Reforming Type molten carbonate fuel cell) has been developed to analyze the feasibility of thermal energy utilization. The model is developed under Aspen plus and used for the study of system performances over regarding fuel types. The simulation results show that the efficiency of MCFC system based on NG fuel is the highest. Also, it is also verified that the steam reforming is suitable as pre-reforming for diesel fuel.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.25-28
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• 2008

Steam reforming reaction is a matured technology to get hydrogen from hydrocarbon fuels compared with other reforming reactions such as partial oxidation(POX), autothermal reforming(ATR). It is so endothermic that it needs heat source to activate the reaction. Due to the reaction characteristics, heat transfer limitation phenomena generally occur in the steam reformer. As one of new ideas, the effect of discontinuous gas feeding is investigated based on heat transfer characteristics. The new operating method is usually favorable at high GHSV region(i.e. over $10,000h^{-1}$). In order to numerically simulate the physical issues, numerical approach is adopted based on heterogeneous reaction model, two-equation model in energy equation, and other constitutive models in porous media.

• 전기화학회지
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• 제8권1호
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• pp.12-16
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• 2005

디젤은 높은 volumetric density$[VD,\;kg\;H_2/m^3]\;(>100)$와 gravimetric density$(GD,\;\%\;H_2)\;(>17)$를 가지는 우수한 수소저장매체 중의 하나이다. (Liquid Hydrogen의 경우 VD와 GD가 각각 50, 18 정도) 본 연구는 이러한 디젤연료의 개질에 적합한 촉매선정 및 반응특성에 관한 연구를 실시하였다 촉매는 자체 선정한 3가지 촉매(NECS-1, NECS-2, NECS-3)와 2가지 상용촉매(FCR-HCl4, FCR-HC35. Sud-Chemie, Inc)에 대하여 조사하였다. 실험결과 NECS-1이 디젤개질에 가장 적합한 것으로 판단되었다. 이와 함께 촉매 층의 길이에 따른 온도 및 농도를 분석하였으며, 디젤개질을 위한 연료의 delivery 문제로 인한 촉매 층 내의 급격한 온도 변화특성을 확인할 수 있었다. 또한 촉매 층 상단부에서 발생한 발열량을 하단부의 흡열부에 효과적으로 전달하는 것이 ATR(Autothermal Reforming) 반응 특성에 깊게 연관되어 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.218-221
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• 2009

Solid oxide fuel cells (SOFCs), as high-temperature fuel cells, have various advantages. In some merits of SOFCs, high temperature operation can lead to the capability for internal reforming, providing fuel flexibility. SOFCs can directly use CH4 and CO as fuels with sufficient steam feeds. However, hydrocarbons heavier than CH4, such as ethylene, ethane, and propane, induce carbon deposition on the Ni-based anodes of SOFCs. In the case of the ethylene steam reforming reaction on a Ni-based catalyst, the rate of carbon deposition is faster than among other hydrocarbons, even aromatics. In the reformates of heavy hydrocarbons (diesel, gasoline, kerosene and JP-8), the concentration of ethylene is usually higher than other low hydrocarbons such as methane, propane and butane. It is importatnt that ethylene in the reformate is removed for stlable operation of SOFCs. A new methodology, termed post-reforming was introduced for removing low hydrocarbons from the reformate gas stream. In this work, activity tests of some post-reforming catalysts, such as CGO-Ru, CGO-Ni, and CGO-Pt, are investigated. CGO-Pt catalyst is not good for removing ethylene due to low conversion of ethylene and low selectivity of ethylene dehydrogenation. The other hand, CGO-Ru and CGO-Ni catalysts show good ethylene conversion, and CGO-Ni catalyst shows the best reaction selectivity of ethylene dehydrogenation.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.110-115
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• 2007

고온형 연료전지인 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 연료에 대한 유연성(fuel flexibility)이 높다. 따라서 높은 에너지 밀도를 가진 디젤을 개질하여 SOFC를 운전하는 것은 효과적인 방법이다. 하지만 디젤이 가지는 특성으로 인해 디젤 자열개질기(autothermal refromer)는 운전 시간에 따라 탄소 침적(carbon deposition) 현상이 발생하여 개질기의 성능이 쉽게 저감된다. 개질기 성능 저감 현상 때문에 개질 가스들 중에 탄화수소 생성량이 많아지며, 이는 SOFC 성능도 저감시킨다. 이러한 현상은 연료극에 공급되는 탄화수소가 야기하는 탄소 침적으로 사료된다. 본 연구에서는 탄화수소가 SOFC에 주는 성능 저감을 확인하였으며, 연료전지 성능 저감을 줄이기 위한 디젤 자열개질기 반응물들의 조건 선정($H_2O/C$와 $O_2/C$의 몰 비)을 통해 디젤 자열 개질기 특성을 살펴보았다. 특히 $H_2O/C=0.8$과 $O_2/C=3$인 디젤 자열개질 반응 조건에서 좋은 개질 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.773-776
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• 2009

In this paper, new concept of the diesel fuel processing is introduced for the stable operation of solid oxide fuel cells (SOFCs). Heavier hydrocarbons than $CH_4$, such as ethylene, ethane, propane, and etc., induce the carbon deposition on anode of SOFCs. In the reformate of heavy hydrocarbons (diesel, gasoline, kerosene, and JP-8), concentration of ethylene is usually higher than low hydrocarbons such as ethane, propane, and butane. So, removal of low hydrocarbons (over C1-hydrocarbons), especially ethylene, at the reformate gases is important for stable operation of SOFCs. New methodology as named "post-reformer" is introduced for removing the low hydrocarbons at the reformate gas stream. Catalyst of the NECS-PR4 is selected for post-reforming catalyst because the catalyst of NECS-PR4 shows the high selectivity for removing low hydrocarbons and achieving the high reforming efficiency. The diesel reformer and post-reformer are continuously operated for about 200 hours as integrated mode. The reforming performance is not degraded and low hydrocarbons in the diesel reformate are completely removed.