• 한국연소학회지
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• 제19권4호
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• pp.49-55
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• 2014

Design criterion for the size of micro Pt-catalytic combustor is investigated in terms of heat release rate. One-dimensional plug flow model is applied to determine the surface reaction constants using the experimental data at stoichiometric butane-air mixture. With these reaction constants, the mass fraction of butane and heat release rate predicted by the plug flow model are in good agreement with the experimental data at the combustor exit. The relationship between the size of micro catalytic combustor and mixture flowrate is introduced in the form of product of two terms-the effect of fuel conversion efficiency, and the effect of chemical reaction rate and mass transfer rate.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.579-587
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• 2003

에나멜 도장장치의 건조 과정에서는 유해한 VU가 다량 배출된다. 이 VOC 가스는 촉매연소를 통해 완전 소각될 수 있으며, 소각되는 과정에서 발생된 열은 공정에 다시 사용할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 기술적 특성을 이용하여 환경개선과 에너지 절감 효과가 뛰어난 에나멜 도장장치를 개발하였다. 이를 위한 기초 연구로서 촉매의 VOC 가스에 대한 연소 특성 및 성능 평가와 수치해석이 수행되었다. 연구 결과에 의하면, 고온에서 VOC에 대한 금속 촉매 폼의 성능은 우수한 것으로 나타났으며, 건조 과정이 효율적으로 진행되기 위해서는 재 순환 가스 공급량 및 건조 가스 흡입량의 정밀한 조절이 가능한 구조로 설계되어져야 함을 보여 주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권12호
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• pp.1681-1690
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• 1998

The aim of this paper is to investigate combustion characteristics of lean premixed mixture stabilized by catalytic surface reaction. The catalytic combustor consisted of a catalyst bed and a thermal combustor. The catalyst bed was made of two stage, Pd catalyst in the first stage and Pt catalyst in the second stage. Auto ignition of lean mixture took place in the thermal combustor. Ignition temperature was about $810{\sim}820^{\circ}C$ at the fuel-air ratio of 1.5~3.0 % and the mixture velocity of 11~18m/sec. The position of flame front in the thermal combustor moved toward back as preheat temperature increased and fuel-air ratio decreased. The f1ame supported by surface reaction was stabilized without any flame stabilizers. NOx emissions from the catalytic combustor were below 2.0 ppm ($O_2$ 15 %) when gas temperature was limited below $1350^{\circ}C$. This result demonstrates that NOx emission from the catalytic combustor is much low comparing with conventional combustors.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제9권1호
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• pp.7-12
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• 2019

The aim of this study is to improve the durability performance of catalysts for a catalytic combustor and to obtain operating conditions for stable combustion of the catalytic combustor. It was attempted to improve the durability of the catalysts by adding a promoter in order to reduce the cost of replacing Pt catalyst while maintaining stability. The main catalyst used in the study was Pt and the promoters were Ni and La. Pure Pt3/γ-Al₂O₃ catalyst without promoter was promoted to fast sintering states under harsh conditions and catalytic combustion was turned off, whereas the catalysts added La, Ni as promoter were showed relatively slow sintering states. It can be concluded that the promoter La, Ni effectively contributes to the improvement of the durability of the Pt catalyst, and it is possible to get longer durability and more stable duration than the conventional catalytic combustor.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.375-381
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• 2010

촉매연소를 열원으로 하여 수증기 개질 반응을 수행하는 동심 2중관 원관형 반응기에서의 반응 및 열전달 특성을 제시하였다. 동심 2중관 반응기는 각각 연소 촉매와 개질 촉매가 장입된 충전층 반응기로 제작하였으며 개질 반응인 흡열 반응과 발열 반응인 연소 반응의 열적 거동을 실험적으로 연구하였다. 연소용 혼합 가스는 MCFC(용융탄산염 연료전지) 연료극에서 슬립(slip)되는 합성가스를 성분별로 용량에 맞게 공급 하였으며, 개질 반응에서는 적당한 수증기/탄소비를 고정하여 실험하였다. 이 연구를 토대로 수소 생산량이 최대가 되는 개질 측 반응 온도분포를 예측하기 위한 반 경험적 고찰을 수행하였고 이는 장차 이 연구에서와 같은 연소반응과 개질반응이 복합된 수소생산용 개질기에 대한 기본설계 지침을 제시할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권3호
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• pp.349-355
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• 2018

$BaMnAl_{11}O_{19}$는 요소를 이용한 균일용액침전법으로 제조되었으며, X선 회절분석과 장방출 주사현미경으로 분석되었다. 침전제의 농도가 증가하면서 Al 종은 $Al(OH)_3$에서 AlOOH로 변화되었으며, 소성과정에서 $BaMnAl_{11}O_{19}$ 상으로 쉽게 변화하였다. 합성시간이 증가하면서 $BaMnAl_{11}O_{19}$ 상의 비율은 크게 증가하지 않는 반면 $BaAl_2O_4$ 상의 비율은 급격하게 증가하였다. 금속염 전구체의 반응속도는 Al, Ba, Mn 순으로 빨라, 침전제의 농도와 합성시간에 따라 $BaMnAl_{11}O_{19}$ 상의 비율이 달라진다. $BaAl_2O_4$와 $BaMnAl_{11}O_{19}$는 촉매 연소 성능을 향상시키고, $BaMnAl_{11}O_{19}$ 만이 CO 배출을 억제시키는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.507-512
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• 2013

페롭스카이트형 산화물을 마이크로파 공정으로 합성하여 XRD, XPS, BET 및 $H_2-TPR$ 등에 의해 특성분석을 하였고, 벤젠의 연소반응에서의 활성을 조사하였다. 대부분의 촉매들은 페롭스카이트 결정구조를 잘 가지고 있었으며 21 nm 에서 35 nm의 크기를 나타내었다. $LaMnO_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보여주었고 $250^{\circ}C$에서 거의 100%의 전환율을 나타내었으며, 마이크로파 공정으로 제조한 촉매가 기존의 졸-겔법으로 제조한 촉매에 비해 높은 활성을 보여주었다. 또한 소성온도가 증가함에 따라 연소반응의 활성이 증가하였다. 모든 촉매들의 산화환원 성질을 측정한 수소 승온환원 실험 결과는 벤젠의 연소반응의 순서와 잘 일치하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권4호
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• pp.443-448
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• 2010

The objective of this study was to assess the catalytic activities of manganese oxide (MnO, $MnO_2$, $Mn_2O_3$, and $Mn_3O_4$) catalysts for odors (acetaldehyde and propionaldehyde) removal. We used a fixed bed reactor as the experimental apparatus and the catalytic performance were carried out over the temperature range of $200{\sim}470^{\circ}C$. The properties and performance of catalysts were characterized by the X-ray diffraction (XRD) and Brunauer Emmett Teller (BET). The catalytic activities of manganese oxide catalysts for acetaldehyde combustion were in the order of MnO < $MnO_2$ < $Mn_2O_3$ < $Mn_3O_4$, and it is similar to that of propionaldehyde combustion. We also confirmed that the reactions have well followed the kinetic model of Power-Rate Law and the reaction order (n) is 1 for both of the acetaldehyde and propionaldehyde combustion. In addition, the reaction activation energy of acetaldehyde and propionaldehyde combustion over $Mn_3O_4$ were found to be $72.42\;kJmol^{-1}$ for 487~503 K and $51.14\;kJmol^{-1}$ for 473~533 K, respectively.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.800-809
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• 2011

The reaction characteristics of an integrated reactor with steam reformer and catalytic combustor using anode offgas for high temperature fuel cells such as MCFC and SOFC have been experimentally investigated in the present study. The coupled reactor had a coaxial cylindrical shape, and the inner and the outer tube was packed with combustion catalysts and reforming catalysts, respectively. Thus, the endothermic steam reforming could proceed by absorbing heat from catalytic combustion of anode offgas. Results show that increasing inlet temperature and decreasing excess air ratio increased the reformer temperature, which led to the increase in $H_2$ yield. The reforming performance for SOFC conditions was better than that for MCFC conditions since the composition of flammable components became smaller for MCFC cases. Measured reformate composition under various test conditions correlated well with thermal equilibrium composition.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.237-242
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• 2011

본 연구에서는 Mn-PC 촉매와 상압유통식 반응장치를 이용하여 $200{\sim}380^{\circ}C$ 범위에서 VOCs(아세트알데히드, 프로피온알데히드, 톨루엔) 연소반응을 수행하였다. 촉매 전처리(air, $450^{\circ}C$, 1 hr, 60 cc/min) 전 후의 물리화학적 특성변화 조사는 TGA (Thermogravimetric Analyzer), BET (Brunauer Emmett Teller), EA (Elemental Analyzer), XRD (X-ray Diffractometer) 및 SEM (Scanning Electronic Microscope)을 이용하여 파악하였다. TGA 분석결과 Mn-PC의 열중량(공기 분위기) 감소는 $419^{\circ}C$에서 88 wt.%를 나타내었으며, 전처리 후 비표면적은 크게 증가하는 것으로 확인되었다. EA 분석결과 전처리를 통해서 유기물 성분은 분해 또는 연소되어 거의 관찰되지 않는 것으로 파악되었다. 또한 XRD분석을 통해 Mn-PC 촉매가 전처리 후 새로운 형태의 산화물인 $Mn_3O_4$로 전이됨을 확인하였다. 그리고 SEM 분석결과 전처리 과정에서 많은 micropore가 생성된 것으로 관찰되었다. 프로피온알데히드 연소의 경우 전처리한 Mn-PC는 $Mn_3O_4$와 fresh한 Mn-PC 보다 우수한 촉매활성을 나타내었다. 전처리된 Mn-PC상에서 VOCs 연소 효과는 톨루엔 < 아세트알데히드 < 프로피온알데히드 순서로 나타났다.