In the study, the effect of the ultrasonic energy in transportational diesel fuel on the engine performance and exhaust emission has been investigated for indirect injection diesel engine. It was tested to estimated change of engine performance and exhaust emission characteristics for the transportational diesel fuels and the reforming fuels which was irradiated by the ultrasonic energy. The results of the study may be concluded as follows; By the irradiation of ultrasonic energy on the diesel fuel, cylinder pressure, heat release rate and engine power were increased but bsfc, mass fraction burned, and smoke were reduced. Also, the combustion was more stabilized and became complete and NOx was increased.
Spinnable pitch for melt-electrospinning was obtained from pyrolized fuel oil by electron beam (E-beam) radiation treatment. The modified pitch was characterized by measuring its elemental composition, softening point, viscosity, molecular weight, and spinnability. The softening point and viscosity properties of the modified pitch were influenced by reforming types (heat or E-beam radiation treatment) and the use of a catalyst. The softening point and molecular weight were increased in proportion to absorbed doses of E-beam radiation and added $AlCl_3$ due to the formation of pitch by free radical polymerization. The range of the molecular weight distribution of the modified pitch becomes narrow with better spinning owing to the generated aromatic compounds with similar molecular weight. The diameter of melt-electrospun pitch fibers under applied power of 20 kV decreased 53% ($4.7{\pm}0.9{\mu}m$) compared to that of melt-spun pitch fibers ($10.2{\pm}2.8{\mu}m$). It is found that E-beam treatment for reforming could be a promising method in terms of time-savings and cost-effectiveness, and the melt-electrospinning method is suitable for the preparation of thinner fibers than those obtained with the conventional melt-spinning method.
Climate change problems occur during the use of fossil fuel and the process of biogas production. Research continues to convert carbon dioxide and methane, the major causes of climate change, into high-quality energy sources. in order to present the performance potential for the novel plasma-recuperative burner reformer, the reforming characteristics for each variable were indentified. The optimal operating condition of was an O2/C ratio of 1.0 and a total gas supply of 20 L/min. At this time, CH4 conversion was 64%, H2 selectivity was 39%, and H2/CO ratio was 1.13, which were the results applicable to the solid oxide fuel cell fuel stack for RPG, or Residential Power Generator. Recirculation of reformed gas increases the amount of H2 and CO, which are combustible gases, especially the amount of H2. As a result, the H2 selectivity is improved, and high-quality gas can be produced.
Solid oxide fuel cell(SOFC) has high fuel flexibility due to its high operating temperatures. Hydrocarbonaceous fuels such as diesel has several advantages such as high energy density and established infrastructure for fuel cell applications. However diesel reforming has technical problems like coke formation in a reactor, which results in catastrophic failure of whole system. Performance degradation of diesel autothermal reforming (ATR) leads to increase of undesirable hydrocarbons at reformed gases and subsequently degrades SOFC performance. In this study, we investigate the degradation of SOFC performance(OCV, open circuit voltage) under hydrocarbon(n-Butane) feeds and characteristics of diesel performing under various ratios of reactants($H_2O/C,\;O_2/C$ molar ratios) for improvement of SOFC performance. Especially we achieved relatively high performance of diesel ATR under $H_2O/C=0.8,\;O_2/C=3$ condition.
In order to improve the efficiency of methane steam reforming process, a part of the system which produces hydrogen from heavy hydrocarbon resources such as coal, we combined metal catalyst with CaO sorbent and fabricated catalyst/sorbent. To increase the porosity and the compressive strength of sorbent, carbon black and ${\alpha}-alumina$ were mixed with CaO powder during preparation. The effects of sorbent composition on the physical properties were investigated by SEM, TGA, BET, XRD, abrasion strength measuring device and adsorption-desorption instrument. Sorbent with 5 wt% $Al_2O_3$ and 10 wt% carbon black showed the best physical features with $7.61kg_f$ strength and 47% $CO_2$ adsorption capability. Various metal catalysts such as Ni, Co and Fe were supported on the sorbent developed and 10 wt% Ni/sorbent was selected for methane steam reforming process based on the result of reaction experiment. The reaction system using the catalyst/sorbent showed better $H_2$ productivity compared to the detached system with catalyst and sorbent, indicating the effectiveness of the system developed in this study.
A new burner configuration for a compact fuel-cell reformer with a high-temperature air combustion concept was numerically studied. The burner was designed for a 40 $Nm^3/hr$ hydrogen-generated reformer using natural gas-steam reforming method. In order to satisfy the primary requirements for designing a reformer burner (uniform distribution of temperature along the fuel processor walls and minimum heat losses from the reformer), the features of the present burner configuration included 1) a self-regenerative burner for an exhaust-gas-recirculation to apply for the high-temperature air combustion concept, and 2) an annular-type shield for protecting direct contact of flame with the processor walls. For the injection velocities of the recirculated gas of 0.6-2.4 m/s, the recirculated gas temperature of 1000 K, and the recirculated oxygen mole fraction of 4%, the temperature distributions along the processor walls were found uniform within 100 K variation. Thus, the present burner configuration satisfied the requirement for reducing temperature gradients along the processor walls, and consequently demonstrated that the high-temperature air combustion concept could be applied to the practical fuel reformers for use of fuel cells. The uniformity of temperature distribution is enhanced as the amount of the recirculated gas increases.
Park, Yeong-Su;Kim, Woo-Hyun;Keel, Sang-In;Yun, Jin-Han;Min, Tai-Jin;Roh, Seon-Ah
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2008.05a
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pp.247-250
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2008
Biomass gasification is a promising technology for producing a fuel gas which is useful for power generation systems. In biomass gasification processes, tar formation often causes some problems such as pipeline plugging. Thus, proper tar treatment is necessary. So far, nickel (Ni)-based catalysts have been intensively studied for the catalytic tar removal. However, the deactivation of Ni-based catalysts takes place because of coke deposition and sintering of Ni metal particles. To overcome these problems, we have been using ruthenium (Ru)-based catalyst for tar removal. It is reported by Okada et al., that a Ru/$Al_2O_3$ catalyst is very effective for preventing the carbon deposition during the steam reforming of hydrocarbons. Also, this catalyst is more active than the Ni-based catalyst at a low steam to carbon ratio (S/C). Benzene was used for the tar model compound because it is the main constituent of biomass tar and also because it represents a stable aromatic structure apparent in tar formed in biomass gasification processes. The steam reforming process transforms hydrocarbons into gaseous mixtures constituted of carbon dioxide ($CO_2$), carbon monoxide (CO), methane ($CH_4$) and hydrogen ($H_2$).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.7
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pp.497-503
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2008
Hydrogen is considered as a fuel of the future for its renewability and environmental compatibility. The reforming of hydrocarbon fuels is currently the most important source of hydrogen, which is expected to continue for next several decades. In this study, extensive CFD simulations on the steam-methane reforming process were conducted to study the performance of four reaction models, i.e. three Arrhenius-type models and a user-defined function (UDF) model. The accuracies of different reaction models for various operating temperatures and steam carbon ratios (SCRs) were evaluated by comparing their CFD results with zero-dimensional intrinsic model of Xu and Froment. It was found that the UDF model generally produced more accurate results than Arrhenius-type models. However, it was also shown that Arrhenius-type models could be made sufficiently accurate by choosing appropriate reaction coefficients, and thus could also be useful for the simulation of the steam-methane reforming process.
Seo, Dong-Joo;Chue, Kuck-Tack;Jung, Un-Ho;Park, Sang-Ho;Yoon, Wang-Lai
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.06a
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pp.720-722
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2009
This work is mainly focused at developing the hydrogen production unit with the capacity of 20 $Nm^3/h$ of high purity hydrogen. At present steam reforming of natural gas is the preferable method to produce hydrogen at the point of production cost. The developed hydrogen production unit composed of natural gas reformer and pressure swing adsorption system. To improve the thermal efficiency of steam reforming reactor, the internal heat recuperating structure was adopted. The heat contained in reformed gas which comes out of the catalytic beds recovered by reaction feed stream. These features of design reduce the fuel consumption into burner and the heat duty of external heat exchangers, such as feed pre-heater and steam generator. The production rate of natural gas reformer was 41.7 $Nm^3/h$ as a dryreformate basis. The composition of PSA feed gas was $H_2$ 78.26%, $CO_2$ 18.49%, CO 1.43% and $CH_4$ 1.85%. The integrated production unit can produce 21.1 $Nm^3/h$ of high-purity hydrogen (99.997%). The hydrogen production efficiency of the developed unit was more than 58% as an LHV basis.
Agglomeration of catalysts is known as one of the major degradation mechanisms. Reforming of liquid fuel, which requires high temperature over $800^{\circ}C$, accelerates agglomeration of catalysts. In this work, The effects of agglomeration on catalysts activity in partial oxidation reforming conditions were investigated. Metal supported catalysts(Pt-CGO, Ru-CGO) were compared to perovskite-structured catalysts(NECS-P1, NECS-P2). High thermal stability of perovskite-structured catalysts was reported. Micro-reactor installed in electric furnace was used. its Temperature was raised from $800^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$ to accelerate agglomeration effect. To measure rate of agglomeration, BET analysis and CO pulse chemisorption were conducted on catalysts exposed to $1100^{\circ}C$. Metal supported catalysts showed degradation at $1000^{\circ}C$ and The rates were different according to metal supported. On the other hand perovskite-structured catalysts showed no degradation at $1000^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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