• 한국가스학회지
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• 제8권3호
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• pp.52-56
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• 2004

팔라듐 촉매는 주로 수소화 반응, 산화반응, 저온 연소반응 등에 사용된다. 특히 최근에 연료전지에 많이 시도되고 있는 알코올 등의 개질을 통한 수소가스의 발생을 할 경우에도 이 팔라듐 촉매의 가능성에 상당한 관심이 증폭되어 왔다. 귀금속 촉매인 팔라듐 촉매가 성능이 우수하지만 고가이고 내구성과 소성후의 성능저하 등이 해결해야 할 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 내구성과 소성 후에도 성능의 저하가 없는 팔라듐 촉매를 합성하고 반응성을 연구하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.269-275
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• 2021

메탄의 부분 산화반응을 위해 규칙적인 메조기공을 갖는 실리카를 지지체로 한 니켈 촉매를 제조하였다. 니켈 플레이팅(Nickel plating) 방법을 이용하여 촉매 제조 시 기존 함침 촉매 제조법과 달리 니켈이 실리카 표면에 도포된다. 이때 니켈이 고분산 되어 안정적인 니켈입자를 형성하게 된다. 니켈 플레이팅 촉매의 경우, TEM-EDS 분석에서 니켈이 매우 고분산 된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 고분산된 촉매로 메탄 부분산화 반응 시 기존 함침촉매와는 달리 니켈의 소결과 탄소침적이 상대적으로 적어 촉매의 비활성화가 매우 낮았다. 팔라듐은 환원 조촉매로서의 역할을 하여, 메탄 전환율과 생성된 합성가스의 H2/CO 비 관점에서 우수한 반응 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.140-150
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• 2007

Thermochemical 2-step methane reforming, involving the reduction of metal oxide with methane to produce syngas and the oxidation of the reduced metal oxide with water to produce pure hydrogen, was investigated on ferrite-based metal oxide mediums. The mediums, CoFZ, CuFZ, or MnFZ, were composed of the mixture of M(M=Co, Cu or Mn)-substituted ferrite as an active component and $ZrO_2$ as a binder, respectively. The WZ medium, composed of the mixture of $WO_3$ and $ZrO_2$, was also prepared to compare. With an addition of $ZrO_2$, the surface area of the mediums was slightly increased and the sintering of active components was greatly suppressed during the reduction. The higher reactivity of the reduced mediums for water splitting was confirmed by the temperature programmed reaction. From the results of the thermochemical 2-step methane reforming, the reactivity of $CH_4$ reduction and water splitting with ferrite-based metal oxide mediums was relatively higher than that with WZ, and the order of reactivity of the mediums was MnFZ>CoFZ>CuFZ>WZ.

• 한국가스학회지
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• 제14권2호
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• pp.7-14
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• 2010

메탄의 부분산화에 의하여 합성가스를 제조하였다. 저렴하며 본 반응에 활성이 좋은 것으로 알려진 Ni을 활성 물질로, 우수한 산소 저장능력과 높은 산화 환원 특성을 지닌 $CeO_2$를 담체로 하여, 함침법과 우레아법으로 촉매를 제조하였다. 반응은 고정층 반응기를 이용하여 1 atm, $650{\sim}800^{\circ}C$에서 실시하였다. 표면적 측정 장치를 이용하여 촉매 제조법에 따른 표면적 차이를 비교해 본 결과 우레아법으로 제조한 촉매가 함침법으로 제조한 촉매보다 표면적이 약 11배 이상 큼을 알 수 있었고, SEM으로 표면 구조를 조사해본 결과 우레아법으로 제조한 촉매가 훨씬 더 미세하고 균일함을 알 수 있었다. 우레아법으로 제조한 촉매가 함침법으로 제조한 촉매보다 더 높은 메탄 전환율 및 합성가스 선택도를 나타내었다. 본 반응의 문제점인 탄소 침적을 줄이기 위하여 La을 첨가하여 탄소 침적에 미치는 La의 영향을 알아보았다. TGA(열중량 분석기) 분석 결과 La이 첨가되지 않은 촉매에는 약 16%의 탄소 침적이, La을 첨가한 촉매에는 약 2%의 탄소 침적이 형성되었다. 따라서 La 첨가는 탄소 침적을 줄여서 촉매 비활성화를 막은 것으로 추정된다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.252-258
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• 2011

Nickel fiber mat was investigated as a potential structured catalyst for steam reforming of biogas in the temperature range of $600-700^{\circ}C$. The activity of as-received catalyst was very low owing to the smooth surface of fibers. Pretreatment of the catalyst by oxidation followed by reduction under methane partial oxidation condition significantly improved the catalytic activity, although degradation of the activity was found during the reaction due to oxidation and sintering. This deactivation was retarded by supplying additional hydrogen in the inlet gases or by coating $CeO_2$ over the catalyst surfaces.

• 공업화학
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• 제10권4호
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• pp.557-562
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• 1999

압축천연가스 자동차에서 배출되는 메탄의 산화를 위한 Pd 촉매의 특성을 조사하였다. 알루미나에 담지된 Pd 촉매와 La과 Ce의 조촉매가 첨가된 촉매들을 함침법으로 제조하였다. 메탄산화 반응은 U-튜브 흐름 반응기에서 공간속도(GHSV)가 $72000h^{-1}$이고 반응온도가 $200{\sim}800^{\circ}C$ 범위에서 실험을 수행하였다. 촉매는 XRD, XPS, BET 표면적 및 수소화학흡착 실험에 의하여 특성화되었다. $Pd/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매 제조시 전구체로 $Pd(NO_3)_2$를 사용하고 $600^{\circ}C$로 소성하였을 때 $CH_4$ 산화의 활성이 가장 높았다. 소성된 $Pd/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매에서 palladium은 대부분 PdO로 존재하였으며, 이것의 메탄 산화 반응 활성이 환원된 촉매에 대부분 존재하는 Pd 금속 보다 높았다. 넓은 범위의 redox ratio에서 실험을 반복하면 $Pd/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 활성이 감소하고 높은 활성을 보이는 window 영역이 좁아지는 특성을 보였다. 조촉매로 Ce가 첨가된 촉매는 오히려 메탄 산화 활성이 감소하였으며, 조촉매로 La 이 첨가된 $Pd/La/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매는 담체와 Palladium의 열적 안정성이 향상되어 $1000^{\circ}C$에서 aging된 후에도 우수한 활성을 보였다. 또한 $Pd/La/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 NO에 의한 $CH_4$ 제거 반응 특성에서 산소가 존재하지 않는 경우 redox ratio가 1.2 근처에서 메탄이 모두 제거되었으나 산소가 존재하면 메탄 제거율이 크게 감소하였다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.293-300
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• 2006

KIER has been developing a Ru-based preferential oxidation catalysts and a novel fuel processing system to provide hydrogen rich gas to residential PEMFCs system. The catalytic activity of Ru-based catalysts was investigated at different Ru loading amount and different support structure. The obtained result indicated that 2 wt% loaded Ru-based catalyst supported on ${\alpha}-Al_2O_3$ showed high activity in low temperature range and suppressed the methanation reaction. The developed prototype fuel processor showed thermal efficiency of 78% as a HHV basis with methane conversion of 92%. CO concentration below 10 ppm in the produced gas is achieved with separate preferential oxidation unit under the condition of $[O_2]/[CO]=2.0$. The partial load operation have been carried out to test the performance of fuel processor from 40% to 80% load, showing stable methane conversion and CO concentration below 10 ppm. The durability test for the daily start-stop and 8 h operation procedure is under investigation and shows no deterioration of its performance after 50 start-stop cycles. In addition to the system design and development.

• 한국연소학회지
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• 제8권1호
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• pp.17-24
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• 2003

The conventional regenerative system has a high thermal efficiency as well as energy saving using the high preheated combustion air. in spite of these advantages, it can not avoid high nitric oxide emissions. Recently, flameless combustion has received much attention to solve these problems. In this research, numerical analysis is performed for flow-combustion phenomena in the self regenerative burner. In this analysis we used Fluent 6.0 code. the that is developed for commercial use, Methane gas is used as a fuel and two-step reaction model for methane and Zeldovich mechanism for NO generation are used. the velocity of the preheated combustion air is used as a parameter and we analyze the characteristics of flow-field, temperature distributions and NO emissions. Due to the increased recirculation rate, the maximum temperature of flame is significantly increased and NOx emissions is reduced.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제25회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.97-104
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• 2002

The conventional regenerative system has a high thermal efficiency as well as energy saving using the high preheated combustion air. in spite of these advantages, it can not avoid high nitric oxide emissions. Recently, flameless combustion has received much attention to solve these problems. In this research, numerical analysis is performed for flow-combustion phenomena in the self regenerative burner. In this analysis we used Fluent 6.0 code. the that is developed for commercial use, Methane gas is used as a fuel and two-step reaction model for methane and Zeldovich mechanism for NO generation are used. the velocity of the preheated combustion air is used as a parameter and we analyze the characteristics of flow-field, temperature distributions and NO emissions. Due to the increased recirculation rate, the maximum temperature of flame is significantly increased and NOx emissions is reduced