• 제목/요약/키워드: Catalyst durability

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실험계획법을 이용한 삼원촉매담체의 조기 파손 예방 설계 (Premature Failure Prevention design of Three-way Catalyst Substrate using DOE)

  • 이동우;조석수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제27권7호
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    • pp.101-108
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    • 2010
  • Domestic three-way catalyst satisfies exhaust gas conversion efficiency or pressure drop etc. but doesn't satisfy thermal durability. Thermal stress analysis for three-way catalyst was performed based on experimental temperature distribution. Thermal safety of three-way catalyst was estimated by safety factor. Aspect ratio variable had the most significant effect on thermal stress. Thickness variable had the least significant effect on thermal stress. Optimal conditions for premature failure prevention of three-way catalyst were as follows : (1) aspect ratio of three-way catalyst : 0.6:1 (2) 2.84mm thick (3) silicon nitride. The safety of Taguchi-optimized three-way catalyst were 4.7 times higher than that of existent three-way catalyst.

Development Status of Iridium Catalyst for Hydrazine Decomposition

  • Kim, S.K.;Lee, K.H.;Yu, M.J.;Cho, S.J.;Lee, J.W.
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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    • pp.272-274
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    • 2008
  • A development of hydrazine decomposition catalyst for monopropellant thruster has been performed by Korea Aerospace Research Institute(KARI). The goal of this development is to product a catalyst showing the equivalent performance with space-proven catalysts. Catalyst production and physical/chemical analysis were conducted by Chonnam National University and the analysis result was compared with the result of other catalysts and our own specification. Using the developed prototype catalyst, short firing test was performed in a reactor to verify basic performance of catalyst. After the successful reactor test, hot firing tests were carried out in atmospheric and vacuum condition using 5N thruster to verify durability and safety of catalyst. In this paper, the catalyst development status will be presented.

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디젤 개질을 위한 페로브스카이트 구조 촉매와 연료주입 시스템의 개발 (Preparation of perovskite-based catalysts and fuel injection system for high durability of diesel reforming)

  • 이준기;박상선;설용건
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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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.

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촉매연소기용 귀금속 촉매와 조촉매의 열적 내구특성 연구 (Thermal Durability Characteristics of Precious Metal(Pt) and Additives for a Catalytic Combustor)

  • 최병철;고병운;김명환;신혁
    • 융복합기술연구소 논문집
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    • 제10권1호
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    • pp.19-24
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    • 2020
  • The purpose of the study is to investigate the thermal durability characteristics of the Pt catalyst and additives used in a catalytic combustor. The catalyst used in the experiment was based on Pt (3 wt%), and a total of 12 types were prepared using a combination of additives (Ni, La, Ce, Fe, and Co). From the results, In the fresh state, the two types of combination catalysts with the highest C3H8 conversion were Pt_Ce (79.9%) at 500℃, and in the three types of combination catalysts, Pt_La_Ni (93.4%) at 500℃ had the best performance. Among aged catalysts at 850℃ and 8 hours, Pt-La-Ni and Pt-Ni-Ce catalysts showed the highest C3H8 conversion of about 71% at 500℃.

Development of Monolithic Catalyst System with Co-Ru-Zr for CO2 (dry) Reforming of Methane : Enhanced Coke Tolerance

  • Kim, Hyojin;You, Young-Woo;Heo, Iljeong;Chang, Tae-Sun;Hong, Ji Sook;Lee, Ki Bong;Suh, Jeong Kwon
    • 청정기술
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    • 제23권3호
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    • pp.314-324
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    • 2017
  • To verify the viability of Co, Ru and Zr-based catalyst for $CO_2$ (dry) reforming reaction, catalysts were fabricated using cordierite, silicon carbide and rota monolithic substrates, and they were compared with the conventional $Co-Ru-Zr/SiO_2$ catalyst in terms of performance and durability. Cordierite monolith was showed high activity with the least amount of active component. In addition, when Cordierite monolith was coated with Co-Ru-Zr in various ways, most excellent performance was showed at a precursor solution coating method. In particular, when 0.9 wt% Co-Ru-Zr/Cordierite was used for reaction, it was observed that 95% $CO_2$ conversion was maintained for 300 h at $900^{\circ}C$.

PEMFC에서 전극의 CO 내성 및 막 내구성에 미치는 Ru/C 촉매의 영향 (Effects of Ru/C Catalyst on the CO Tolerance of Anode and Durability of Membrane in PEMFC)

  • 심우종;김동환;최서희;김기중;안호근;정민철;박권필
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권2호
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    • pp.286-290
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    • 2008
  • 고분자전해질 연료전지는 $60{\sim}80^{\circ}C$ 운전 온도에서 개질 가스에 약간의 일산화탄소만 있어도 백금 표면에 CO가 강하게 흡착하여 촉매기능을 방해한다. 본 연구에서는 일산화탄소를 산화시키기 위해 Ru/C 층(CO 필터)을 Pt/C 층과 가스 확산층(GDL) 사이에 위치 시켰다. Ru/C 필터는 PEMFC anode가 좋은 CO 내성을 갖게 했으나 Ru/C 필터 두께로 인한 물질전달 저항과 전하 전달 저항증가에 의한 단위전지 성능저하가 0.6 V에서 약 10% 있었다. 고분자막의 열화는 PEMFC 수명을 단축시키는 주요 원인이 되고 있다. 막 내구성은 전극의 촉매 종류에 영향을 받을 수 있다. 가속실험결과 Ru/C 촉매가 불소유출 속도를 향상시킴을 보임으로써 Ru/C 촉매 첨가가 PEMFC 수명을 단축시킬 수 있음을 보였다.

바이오가스 열병합 발전에서 발생하는 NOx 제거를 위한 텅스텐 함량에 따른 NH3-SCR 바나듐계 촉매 연구 (A Study on NH3-SCR Vanadium-Based Catalysts according to Tungsten Content for Removing NOx Generated from Biogas Cogeneration)

  • 정민기;홍성창
    • 청정기술
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    • 제27권4호
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    • pp.315-324
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    • 2021
  • 본 연구에서는 바이오가스를 이용하는 열병합 발전에서 배출되는 질소산화물을 환원제인 암모니아와 촉매를 이용하여 제거하는 선택적촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR)에 있어서 다양한 배가스 특성에 대한 바나듐 촉매 연구를 수행하였다. 연구에 사용한 촉매는 상용촉매인 V/W/TiO2를 사용하였으며 다양한 운전조건에서 텅스텐 함량에 따라 영향을 확인하였다. NH3-SCR 실험 결과 380 ~ 450 ℃에서 95% 이상의 탈질 성능을 확인하였으며 SO2 내구성 실험 및 TGA 분석을 통해 미량의 SO2에 대한 촉매의 내구성을 확인하였다. 또한 H2-TPR 분석결과 텅스텐 함량이 높을수록 우수한 산화·환원(redox) 특성을 확인할 수 있었다. 이에 따라 열병합 발전에서 배출되는 미량의 일산화탄소에 대한 산화실험을 수행하였으며 역시 우수한 일산화탄소의 산화력을 확인할 수 있었다. NH3-DRIFTs 분석에서는 텅스텐 함량이 높을수록 Bronsted/Lewis acid sites 모두 증가하였으며 텅스텐을 촉매에 첨가 시 우수한 열적 내구성을 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 다양한 운전조건에 따른 실험 결과, 텅스텐 함량이 높은 촉매가 바이오가스를 이용하는 열병합 발전에 적용하기 바람직하다고 판단된다.

고분자전해질 연료전지에서 박막의 화학적 내구성 평가 (Chemical Durability Test of Thin Membrane in Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

  • 오소형;유동근;정성기;정지홍;박권필
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권3호
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    • pp.362-367
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    • 2023
  • 최근 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 고분자 막의 연구개발은 가격 저감과 성능 향상을 위해 박막화하는 방향으로 진행되고 있다. 그리고 상용차용 수소 전기 차량 수요가 증가하고 있는데, 승용차용보다 내구성이 5배 증가해야 한다. 막의 두께가 얇아짐에도 불구하고 내구성은 5배 증가해야 하므로, 막의 내구성 향상이 더 중요해진 상황이다. 가속 내구 평가 시간도 단축해야하기 때문에 기존 프로토콜에서 공기 대신 산소를 사용한 프로토콜을 10 ㎛ 박막에 적용해 내구성을 평가하였다. 가속 내구 평가(개회로 전압 유지)는 720시간에 종료하였다. 공기를 사용한 미국 에너지부(DOE) 프로토콜을 사용했다면 약 1,500시간의 내구성으로 운전시간 450,000 km 수명을 예상한다. 화학적 내구 평가중에 전극의 활성 면적이 51% 감소해 촉매 열화가 막 내구성 약화에 영향을 준 것으로 판단되고, 촉매 열화 속도를 감소시키면 막 내구성이 증가할 것으로 예상된다.

고분자연료전지의 전해질-전극 접합체의 열화 가속시험 (Acceleration Test of Membrane-Electrode Assembly in PEMFC)

  • 이정훈;윤영기;정은하;이원용;김창수
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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    • pp.93-96
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    • 2007
  • Recently, much attentions have been paid on the commercialization of PEMFC, especially for the applications of residential and portable. In order to achieve the early commercialization of PEMFC, thee are two hurdles to overcome. One is cost down and the other is improvement of durability of the system components. Numerous companies have tried to reduce the production cost and the main research topics have been changed from performance to durability improvement. In this work, acceleration test were performed to find and evaluate the main reason of degradation of the MEA(membrane-electrode assembly) which is one of the core component of the PEMFC system. Based upon the test results, a way to make durable MEA was suggested. Acceleration tests were made by applying high voltage of 1.2V to the several kinds of single cells to increase the growth of catalyst particles. Cell performance, ac-impedance and electrochemically active area measurements were made atfter every 8 hours of acceleration test. Degradations of catalyst and membrane were examined by SEM, TEM and XRD. Obtained results were discussed in terms of structural stability and loss of catalyt and ionomers in the electrode layer. In addition, the way to make highly durable MEA was suggested.

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추진제 응용을 위한 아산화질소의 촉매 분해 특성 연구 (Study on the Characteristics of Nitrous Oxide Catalytic Decomposition for Propellant Applications)

  • 김태규;용승주;박대일
    • 한국항공우주학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.369-375
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    • 2010
  • 추진제로써 아산화질소를 활용하기 위해 아산화질소의 촉매 분해 특성에 대한 연구를 수행하였다. 아산화질소 분해 반응을 위한 고성능 촉매를 선정하기 위해 Pt, Ir, Ru 촉매를 합성하였다. 촉매 합성을 위해 각각의 촉매 전구체를 함침법을 이용하여 $Al_2O_3$ 지지체에 담지하였다. 제조된 촉매는 관형 반응기를 사용하여 공간속도와 반응온도에 따른 $N_2O$ 전환율을 가스 분석을 통해 측정하였다. 또한 촉매 내구성을 판단하기 위해 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 반응한 후 촉매 유실량을 측정하였다. $N_2O$ 전환율은 공간속도가 낮을수록 반응온도가 높을수록 높았고, Ru/$Al_2O_3$ 촉매가 낮은 온도에서 가장 높은 $N_2O$ 전환율을 보였고 내구성도 가장 우수하였다.