Bhatti, Umair H.;Sultan, Haider;Cho, Jin Soo;Nam, Sungchan;Park, Sung Youl;Baek, Il Hyun
Journal of Energy Engineering
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v.28
no.4
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pp.8-12
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2019
Thermal amine scrubbing is the most advanced CO2 capture technique but its largescale application is hindered due to the large heat requirement during solvent regeneration step. The addition of a solid metal oxide catalysts can optimize the CO2 desorption rate and thus minimize the energy consumption. Herein, we evaluate the solvent regeneration performance of Monoethanolamine (MEA) and Diethanolamine (DEA) solvents without and with two metal oxide catalysts (TiO2 and V2O5) within a temperature range of 40-86℃. The solvent regeneration performance was evaluated in terms of CO2 desorption rate and overall amount of CO2 desorbed during the experiments. Both catalysts improved the solvent regeneration performance by desorbing greater amounts of CO2 with higher CO2 desorption rates at low temperature. Improvements of 86% and 50% in the CO2 desorption rate were made by the catalysts for MEA and DEA solvents, respectively. The total amount of the desorbed CO2 also improved by 17% and 13% from MEA and DEA solvents, respectively. The metal oxide catalyst-aided regeneration of amine solutions can be a new approach to minimize the heat requirement during solvent regeneration and thus can remove a primary shortfall of this technology.
In this study, the effect of calcination temperature on the production of RuTi catalyst in NH3-SCO (selective catalytic oxidation) was investigated. The RuTi catalyst was prepared using the wet impregnation method, and calcined at 400~600 ℃ for 4 h in air condition. The catalysts were named RuTi x00 where x00 means the calcination temperature. According to XRD (X-Ray diffraction), TEM (transmission electron microscope), H2-TPR (H2-temperature programmed reduction) analyses, RuTi x00 catalysts displayed that the dispersion of active metal decreased via increasing the calcination temperature. The catalysts with low dispersion showed a decrease in the surface adsorption oxygen species (Oβ) and NH3 adsorption amount via XPS, and NH3-TPD analyses. Therefore, the RuTi 400 catalyst was well dispersed in the active metal on TiO2 surface, and also, the NH3 removal efficiency was excellent.
(p-Methylbenzyl)-o-cyanopyridinium hexafluoroantimonate, a new catalyst, was synthesized by the reaction of o-cyanopyridine with α-bromo-p-xylene followed by exchange of counteranion with SbF6θ. We examined the effect of the catalyst on the bulk polymerization of tetrahydrofuran under various conditions. The catalytic activity was best in the presence of 1 : 1 of epichlorohydrin used as cocatalyst versus catalyst concentration. The resulting polymers had relatively low conversions in 1.0-40%. Their number average molecular weights were in the range of 800 to 5300. Propagation rate increased with increase in temperature according to an Arrhenius expression giving an activation energy of 62 KJ/mol. We also found catalyst proceeds via a cationic mechanism.
Hydroxylammonium nitrate (HAN)-based liquid propellants are attracting attention as environmentally friendly propellants because they are not carcinogens and the combustion gases have little toxicity. The catalyst used to decompose the HAN-based liquid propellant in a thruster must have both low temperature activity and high heat resistance. The objective of this study is to prepare an Ru/alumina/metal foam catalyst by supporting alumina slurry on the surface of NiCrAl metal foam using a washing coating method and then to support a ruthenium precursor thereon. The decomposition activity of a HAN aqueous solution of the Ru/alumina/metal foam catalyst was evaluated. The effect of the number of repetitive coatings of alumina slurry on the physical properties of the alumina/metal foam was analyzed. As the number of alumina wash coatings increased, mesopores with a diameter of about 7 nm were well-developed, thereby increasing the surface area and pore volume. It was optimal to repeat the wash coating alumina on the metal foam 12 times to maximize the surface area and pore volume of the alumina/metal foam. Mesopores were also well developed on the surface of the Ru/alumina/metal foam catalyst. It was found that the metal form itself without the active metal and alumina can promote the decomposition reaction of the HAN aqueous solution. In the case of the Ru/alumina/metal foam-550 catalyst, the decomposition onset temperature was significantly lowered compared with that of the thermal decomposition reaction, and ${\Delta}P$ could be greatly increased in the decomposition of the HAN aqueous solution. However, when the catalyst was calcined at $1,200^{\circ}C$, the catalytic activity was lowered inevitably because the surface area and pore volume of the catalyst were drastically reduced and Ru was sintered. Further research is needed to improve the heat resistance of Ru/alumina/metal foam catalysts.
Pt-Ru and Pt-Ni bimetallic catalysts were prepared and tested for heavy hydrocarbon reforming. Metals were supported on CGO($Ce_{0.8}Gd_{0.2}O_{2.0-x}$) by incipient wetness method. The prepared catalysts were characterized by Temperature programmed reduction(TPR). Oxidative steam reforming of n-dodecane was conducted to compare the activity of the catalysts. The reforming temperature was varied from $500^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ at fixed $O_2$/C of 0.3, $H_2O$/C of 3.0 and GHSV of 5,000/h.Reduction peaks of metal oxide, surface CGO and bulk CGO were detected. Reduction temperature of metal oxide decreased over the bi-metallic catalysts. It is considered that interaction between metals leads to decrease interaction between metal and oxygen. On the other hands, reduction temperatures of surface CGO were dectected in the order of Pt-Ru > Pt-Ni > Pt. low reduction temperatures of surface CGO indicates the low activation energy for oxygen ion conduction to metal. Oxygen ion conduction is known as de-coking mechanism of ionic conducting supports such as CGO. In activity test, fuel conversion was in the same order of Pt-Ru > Pt-Ni > Pt. Especially, 100% of fuel conversion was obtained over Pt-Ru catalysts at $500^{\circ}C$.
Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2019.10a
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pp.83-83
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2019
Increasing the CO2 concentration in the atmosphere induce high temperature and rising sea levels. So the technology that capture and reuse of the CO2 have been recently become popular. Among other methods, CRR(CO22 reduction reaction) is typical method of CO2 reusing. Electrocatalyst can show more higher efficiencies in CRR than photocatalyst because it doesn't use nature source. Nowadays, finding high efficient electrocatalyst by controlling electronic (affected by stoichiometry) and geometric (affected by atomic arrangement) factors are very important issues. Mono-atomic electro-catalyst has limitations on controlling binding energy because each intermediate has own binding energy range. So the Multi-metallic electro-catalyst is important to stabilize intermediate at the same time. Carbon monoxide(CO) which is our target product and important feedstock of useful products. Au is known for the most high CO production metal. With copper, Not only gold/copper has advantages which is they have FCC packing for easily forming solid solution regardless of stoichiometry but also presence of adsorbed CO on Cu promotes the desorption of CO on Au because of strong repulsion. And gold/copper bi-metal catalyst can show high catalytic activity(mass activity) although it has low selectivity relatively Gold. Actually, multi-metallic catalyst structure control method is limited in the solution method which is takes a lot of time. In here, we introduce CTS(carbo thermal shock) method which is using heat to make MMNP in a few seconds for making gold-copper system. This method is very simple and efficient in terms of time(very short reaction time and using carbon substrate as a direct working electrode) and increasing reaction sites(highly dispersed and mixing alloy structures). Last one is easy to control degree of mixing and it can induce 5 or more metals in one alloy system. Gold/copper by CTS can show higher catalytic activity depending on metal ratio which is altered easily by changing simple variables. The ultimate goals are making CO2 test system by CTS which can check the selectivity depending on metal types in a very short time.
The volatile organic compounds(VOCs) have been recognized as a major contributor to air pollution. The catalytic oxidation is one of the most important processes for VOCs destruction due to getting high efficiency at low temperature. In this study, monometallic Pt and bimetallic Pt-Ru, Pt-Ir were supported to ${\gamma}-Al_2O_3$. Xylene, toluene and MEK were used as reactants. The monometallic or bimetallic catalysts were prepared by the excess wetness impregnation method and were characterized by XRD, XPS, TEM and BET analysis. As a result, Pt-Ru, Pt-Ir bimetallic catalysts showed higher conversion than Pt monometallic catalyst. Pt-Ir bimetallic catalyst showed the highest conversion on the ${\gamma}-Al_2O_3$ support. In the VOCs oxidation, Pt-Ru, Pt-Ir bimetallic catalyst had multipoint active sites, so it improved the range of Pt metal state. Therefore, bimetallic catalysts showed higher conversion of VOCs than monometallic ones. In this study, the use of small amount of Ru, Ir to Pt promoted oxidation conversion of VOCs.
Choi, Jong Cheol;Cho, Chul-Hoon;Jeong, Kwang-Eun;Jeon, Jong-Ki;Yim, Jin-Hyeong;Park, Young-Kwon
Applied Chemistry for Engineering
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v.19
no.1
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pp.92-97
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2008
Selective catalytic reduction (SCR) of NO with ammonia was carried out over the physical mixture of $MnO_2$ and K or Cu-loaded activated carbons (AC) at low temperature. Introduction of oxygen affected positively the reduction of NO. Metal-impregnated AC showed significantly enhanced catalytic activity. Without water, the mixed catalyst of $MnO_2$ and K-loaded AC exhibited the best activity in the reduction of NO at $120^{\circ}C$. On the contrary, the activities of all the catalysts were significantly diminished in the presence of water. The mixed catalyst of $MnO_2$ and Cu-loaded AC treated with nitric acid and heat (1 : 1, w/w) exhibited the better activity for the reduction of NO than each single catalyst in presence of water.
The emission of SO2 is inevitable in case of combustion of most fossil fuels except LNG in commercial power plant which has a bad effect on the durability of SCR catalyst. To develop a low temperature SCR catalyst which has a high NOx removal performance and excellent durability to SO2, V2O5/TiO2 catalysts were prepared by coating on the metal foam substrate with the impregnation amount of Sb2O3 as promotor. This study has evaluated the NOx removal performance and the durability to SO2 on a laboratory scale atmospheric reactor and analyzed the properties of the prepared catalysts by means of porosimeter, BET, SEM (scanning electron microscope), EDX (energy dispersive x-ray spectrometer), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). It was found that the surface area of catalyst increased with the impregnation amount of Sb2O3 and the NOx removal performance showed the highest value at the 2 wt% impregnation of Sb2O3. This results was considered to be due to the optimum active site on the catalyst surface. And also, Sb2O3 impregnated catalysts presented that NOx removal performance was maintained despite the exposure to SO2 for 5 hours. Therefore it was confirmed that metal foam SCR catalyst for low temperature could be manufactured with the optimum control of Sb2O3 impregnation according to the SO2 presence or not.
This work reviews the effects of catalyst formulation and exhaust gas composition on soot oxidation in CDPF (Catalytic Diesel Particulate Filter). DOC's (Diesel Oxidation Catalysts) have been loaded with Pt catalyst (Pt/$Al_{2}O_3$) for reduction of HC and CO. Recent CDPF's are coated with the Pt catalyst as well as additives like Mo, V, Ce, Co, Fe, La, Au, or Zr for the promotion of soot oxidation. Alkali (K, Na, Cs, Li) doping of metal catalyst tends to increase the activity of the catalysts in soot combustion. Effects of coexistence components are very important in the catalytic reaction of the soot. The soot oxidation rate of a few catalysts are improved by water vapor and NOx in the ambient. There are only a few reports available on the mechanism of the PM (particulate matter) oxidation on the catalysts. The mechanism of PM oxidation in the catalytic systems that meet new emission regulations of diesel engines has yet to be investigated. Future research will focus on catalysts that can not only oxidize PM at low temperature, but also reduce NOx, continuously self-cleaning diesel particulate filters, and selective catalysts for NOx reduction.
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