Chemical heat pump is a system to upgrade the low level energy such as industrial waste heat and solar energy by using coupled endothermic and exothermic chemical reactions. Dehydrogenation of 2-propanol can absorb heat near 80.deg. C and is transformed into acetone and hydrogen. Hydrogenation of acetone can liberate heat near 200.deg. C. Dehydrogenation of 2-propanol is difficult around 80.deg. C because .DELTA.G has positive value, but dehydrogenation reaction in liquid phase can overcome this problem because vaporized acetone and hydrogen can be rapidly eliminated. In this work, dehydrogenation of 2-propanol was investigated in liquid phase with Raney nickel catalyst. The energy efficiency of the chemical heat pump was estimated by computer simulation.
Carbon coils could be synthesized on nickel catalyst layer-deposited silicon oxide substrate using $C_2H_2$ and $H_2$ as source gases under thermal chemical vapor deposition system. By the incorporation of $SF_6$ additive in cyclic modulation manner, the dominant formation of the nanosized carbon coils could be achieved with maintaining the minimized sulfur additive amount. The geometry variation of the as-grown carbon coils, such as linear type, microsized coil type, wavelike nanosized coil type, and nanosized coil type, were investigated according to the different cyclic modulation manner of $SF_6$ flow. $SF_6$ gas incorporation develops the coil-type geometry. Furthermore, the higher flow rate of $SF_6$ gas increased the amount of the nanosized carbon coils. The slightly increased etching ability by $SF_6$ addition seems to be the cause for these results.
Changes of fatty acid composition and reaction rate were investigated according to reaction condition during partial hydrogenation reaction of soybean oil until its iodine value decreased from 134 to 110. The reaction conditions were varied in the range of from $170^{\circ}C$ to $210^{\circ}C$ of temperature, from 1.3 atm to 4.2 atm of pressure and from 0.005% to 0.1% of nickel concentration as catalyst. Lecithin was added in soybean oil to investigate the change of reaction rate. The result of addition of lecithin showed that reaction rate decreased to from 2 to 6 times in comparison with non-additive system.
Submicron thick solid electrolyte membrane is essential to the implementation of low temperature solid oxide fuel cell, and, therefore, development of new electrode structures is necessary for the submicron thick solid electrolyte deposition while providing functions as current collector and fuel transport channel. In this research, a nickel membrane with multi-stage nano hole array has been produced via modified two step replication process. The obtained membrane has practical size of 12mm diameter and $50{\mu}m$ thickness. The multi-stage nature provides 20nm pores on one side and 200nm on the other side. The 20nm side provides catalyst layer and $30\~40\%$ planar porosity was measured. The successful deposition of submicron thick yttria stabilized zirconia membrane on the substrate shows the possibility of achieving a low temperature solid oxide fuel cell.
산소 이온 전도성 세라믹을 이용한 고체 산화물 연료전지의 전극은 원활한 전기화학반응을 위해, 이온 전도도, 전자 전도도 및 전기화학적 활성을 동시에 가지고 있어야 한다. 이를 위해 복합체 전극을 사용하며, 특히 음극의 경우 니켈(Nickel)과 Yttria-stabilized zirconia (YSZ)로 이루어진 복합체 전극을 혼합 및 소결을 통해 제조하여 사용하였다. 하지만, 니켈의 경우 탄화 수소 연료에서의 탄소 침적 문제와 열악한 산화환원 안정성(redox stability)등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 니켈대신 전도성 세라믹을 사용한 세라믹 복합체 음극 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 침투법(infiltration method)을 이용한 복합체 전극 제조 방법을 소개한다. 실제로 니켈 금속과 유사한 높은 전기 전도도를 갖는 Sr-doped Lanthanum Vanadate (LSV)을 이용해, YSZ-LSV 복합체 전극을 침투법을 이용해 제조하고, 소량의 촉매을 첨가하여, 이온전도도, 전자 전도도 및 촉매 활성을 갖는 복합체 음극을 제조하였다. 이 복합체 음극의 탄화수소에서의 연료전지 성능 및 redox stability을 측정하였다.
Kim, Chul-Bae;Cho, Chul-Hee;Jo, Min-Jy;Park, Kwang-Yong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제32권10호
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pp.3655-3659
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2011
The hydrogenolysis of polymer-bound arenesulfonates by 2-propylmagnesium chloride was performed through reductive cleavage of the C-S bond in the presence of a nickel catalyst. The reaction underwent in the highest efficiency by adding 15 equiv of the nucleophile in two additions with $dppfNiCl_2$ in THF. Various unfunctionalized naphthalene, biphenyl, and stilbene derivatives were produced in good yields by the traceless sulfonate linker system at room temperature.
Total organic carbon(TOC) can be determined by means of combustion and flame ionization detector. The principle of string method is that a sample acidified to pH2 and transferred into combustion tube by string is oxidized with air. Another combustion tube method is that organic compounds are oxidized in the combustion tube charged with CuO and cobalt asbestos after the acidified sample is injected directly by microsyringe. Carbon dioxide evolved was reduced under specially treated nickel catalyst and hydrogen, the methane produced was detected by flame ionization detector. Linear relationship was found between concentration and the peak height by the string method. The peak area in the case of combustion tube method is in the range of 1-200ppm. The coefficient of variation by string method was 2.3% and that by combustion tube method was 1.8%. The lower detectable limit was about 10mol. Advantages of the latter are simplicity, sensitivity and reproducibility. TOC in contineous stream can also be determined automatically by means of the string method.
본 연구의 목적은 니켈-몰리브데늄 성분계 폐촉매로부터 니켈 성분의 선택적 회수를 위한 습식 침출 및 추출공정에서의 반응조건 최적화이다. 폐촉매로부터 니켈 성분의 선택적 회수를 위한 과정으로 침출제를 사용하여 폐촉매로부터 니켈 성분을 용액으로 용해시키는 침출공정과 니켈 성분을 포함한 다양한 금속 성분들의 용액으로부터 니켈 성분의 선택적 추출공정으로 이루어진 2단계 공정이다. 침출공정에서는 필요한 다양한 침출제로 질산($HNO_3$), 탄산나트륨($Na_2CO_3$) 및 탄산암모늄($(NH_4)_2CO_3$) 수용액 등이 사용되었으며, 추출제로 옥살산 수용액이 사용되었다. 침출공정에서 니켈성분을 효과적으로 용해시킬 수 있는 침출제는 질산 수용액이었으며, 최적화된 온도, 침출제농도, 반응시간 등은 각각 $90^{\circ}C$, 6.25 vol%, 3 h이었다. 이러한 최적화된 침출공정 및 추출공정으로부터 얻어진 니켈 화합물은 니켈 옥살레이트로 확인되었으며, 니켈 성분의 회수율 및 순도는 각각 88.7% 및 100%였다.
Ru이 첨가된 $Ni/Al_2O_3$ 촉매 상에서의 메탄 수증기 개질 반응을 수행하였다. 반응 전에 $H_2$를 사용한 전처리가 필요한 $Ni/Al_2O_3$ 촉매에 비해, $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매는 별도의 전처리 과정이 없이도 우수한 반응 활성을 나타내었다. $CH_4-TPR$과 반응 후 촉매에 대한 $H_2-TPR$ 결과, 메탄의 분해반응에 의한 $RuO_x$의 환원이 저온($220^{\circ}C$)에서부터 진행되며, 환원된 Ru이 NiO의 환원을 촉진하게 되어 자발적인 환원이 일어나게 된다는 것을 알 수 있었다. 금속 입자의 분산도를 높이기 위하여 $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매를 $45^{\circ}C$에서 2 h 동안 $7M\;NH_4OH$ 수용액에 담근 후 소성하여 반응을 수행하였다. $NH_4OH$ 수용액으로 처리한 $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매는 상대적으로 더 높은 반응 활성을 나타내었으며, $H_2$-화학흡착과 XRD, XPS 분석 결과로부터 입자크기가 감소하고 금속의 분산도가 향상되었음을 확인할 수 있었다. $NH_4OH$ 수용액에 의한 촉매의 고분산을 이용하여 Ru의 함량을 감소시켜 소량의 첨가로 높은 반응 활성을 보이고자 하였다.
본 연구에서는 $Ni/Al_2O_3$ 촉매를 사용한 에틸렌글리콜의 수증기 개질반응에서 제조 방법에 따른 영향을 알아보았다. 촉매들은 건식 함침법, 습식 함침법 그리고 공침법을 사용하여 제조하였다. 공침법을 사용하여 촉매 제조시 침전제를 KOH, $K_2CO_3$, $NH_4OH$를 각각 사용하여 침전제에 따른 영향 또한 알아보았다. 제조한 촉매들은 질소 물리흡착, 유도결합 플라즈마 질량분석법(ICP-AES), X선 회절법(XRD), 수소 승온 환원법(TPR), 수소 화학흡착, 승온 산화법(TPO), 주사전자현미경(SEM), 열분석법(TGA)을 사용하여 촉매의 물리화학적인 특성을 분석하였다. 773 K에서 환원한 촉매의 경우 KOH 혹은 $K_2CO_3$를 침전제로 사용하여 공침법으로 제조한 촉매가 가장 높은 활성을 보였다. 촉매 제조 방법은 Ni의 입자크기, Ni 산화물의 환원도, 반응에서의 활성과 안정성, 반응 중 탄소 침적의 형태 등에 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다. KOH를 침전제로 사용하여 공침법으로 제조한 촉매의 경우 환원온도를 773~1173 K까지 증가시켰을 때, Ni 입자크기의 증가에도 불구하고 Ni 산화물의 환원도가 증가하므로 반응활성이 증가하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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