Thermochemical water-splitting IS(Iodine-Sulfur) process has been investigating for large-scale hydrogen production. For the construction of an efficient process scheme, two kinds of membrane technologies are under investigating to improve the hydrogen producing HI decomposition step. One is a concentration of HI in quasi-azeotropic HIx ($HI-H_2O-I_2$) solution by elecro-electrodialysis. It was confirmed that HI concentrated from the $HI-H_2O-I_2$ solution with a molar ratio of 1:5:1 at $80^{\circ}C$. The other is a membrane reactor to enhance the one-pass conversion of thermal decomposition reaction of gaseous hydrogen iodide (HI). It was found from the simulation study that the conversion of over 0.9 would be attainable using the membrane reactor using the gas permeation properties of the prepared silica hydrogen permselective membrane by chemical vapor deposition (CVD). Design criterion of the membrane reactor was also discussed.
In this study, thermochemical degradation by pyrolysis-liquefaction of cellulose, the effects of reaction time, reaction temperature, conversion yield, degradation properties and degradation products were investigated . Experiments were performed in a tube reactor by varying reaction time from 20 to 80 min at $200{\sim}500^\circ{C}$. Combustion heating value of liquid products from thermochemical conversion processes of cellulose was in the range of 6,920~6,960cal/g. After 40min of reaction at $400^\circ{C}$ in pyrolysis-liquefaction of cellulose, the energy yield and mass yield was as high as 54.3% and 34.0g oil/100g raw material, respectively. The liquid products from pyrolysis-liquefaction of cellulose contained various kinds of ketones, phenols and furans. ketones and furans could be used as high-octane-value fuels and fuel additives. However, phenols are not valuable as fuels.
Rice straw, produced as an agricultural by-product, is usable biomass as fuels if depolymerized to monomer unit, because the chemical structure are similar to high octane materials found in gasoline. In this study, parameters of thermochemical degradation by solvolysis reaction of rice straw such as the effect of reaction temperature, reaction time and type of solvent on conversion yield and degradation products were investigated. It was found that the effectiveness of the solvent on the solvolysis reaction was as follows; acetone>cresol>butanol. When acetone was used as a solvent, the highest rice straw conversion was observed to be 91.5% at $500^{\circ}C$, 40 min. Combustion heating value of liquid products from thermochemical conversion processes was in the range of 7,380 cal/g. The energy yield and mass yield in acetone-solvolysis of rice straw was as high as 69.0% and 38.2 g-oil/100g-raw material after 40 min of reaction at $350^{\circ}C$. Various aliphatic and aromatic compounds were detected in the rice straw solvolysis products. The major components of the solvolysis products, that could be used as fuel, were 4-methyl-2-pentanone, 3,5,5-trimethyl-2-cyclopentan-1-one as ketones.
IS 프로세스의 HI 분해 반응에서의 적용을 위해 고분자재료(폴리이미드)를 이용하여 탄화 막을 제작하고, 이 탄화막에 SiO를 처리함으로써 SiC 막을 제작하였다. 폴리이미드의 탄화에 의한 중량 감소는 약 50% 정도이고, 탄화 온도가 증가할수록 중량감소도 증가하였다. 탄화막은 탄화온도가 상승하면 가스 투과속도가 감소하고 막의 치밀화가 진행되었다. SiC 막은 SiO의 처리 농도가 증가하면 가스 투과 속도는 증가하고, 기체 투과 메커니즘은 활성화에너지 흐름에서 Knudsen 흐름으로 변화한다는 것을 알 수 있었다.
A thermochemical equilibrium model was constructed for predicting composition of synthesis gas in biomass gasification. The model included estimation of equilibrium constants using Gibbs free energy. After constructing the model, the results were compared with the experimental values and predictions from a previous model. Gas compositions were reasonably well agreed with them and showed effects of operational and fuel condition. When the reaction temperature increased, the lower heating values decreased due to the decrease in CH4 concentrations. The methane concentrations were lower than those observed in experimental results. The model was used to predict the gas composition and heating values for the cases of mixed fuel of charcoal and un-dry woodchips. Although downdraft gasifiers require fuels less than 15% of moisture contents, the model results indicated that the mixed fuel with charcoal and woodchips which had over 25% of moisture contents could be used in the downdraft gasifiers. It might be explained by increase in energy density resulting from mixing charcoal. The results imply that the efforts and costs for drying biomass fuels could be reduced by mixing charcoal or fuels with higher calorific values.
The reaction of steam reforming of methane with commercial catalysts was conducted for thermochemical heat storage. The reaction conditions were investigated for temperature range of 700 to $900\;^{\circ}C$ and steam to carbon mole ratios between 3.0 and 5.0. The reactor was made of stainless steel and it's dimension was 12 cm inside diameter and 6cm long. The effects of space velocity and reactants mole ratio and temperature on the methane conversion and CO selectivity were examined. Optimum reaction condition was determined. There was not a significant difference of methane conversion and CO selectivity compared to conventional reactor.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제14권1호
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pp.92-95
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2014
In this work we have synthesized ZnS:Mn nanocrystals (NCs) using a simple one step thermochemical method. $Zn(NO_3)_2$ and $Na_2S_2O_3$ were used as the precursors and $Mn(NO_3)_2$ was the source of impurity. Thioglycolic acid (TGA) was used as the capping agent and the catalyst of the reaction. The structure and optical property of the NCs were characterized by means of X- ray diffraction (XRD), HRTEM, UV-visible optical spectroscopy and photoluminescence (PL). X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) analyses demonstrated cubic phase ZnS:Mn NCs with an average size around 3 nm. Synthesized NCs exhibited band gap of about 4 eV. Photoluminescence spectra showed a yellow-orange emission with a peak located at 585 nm, demonstrating the Mn incorporation inside the ZnS particles.
Co-firing of renewable fuel in coal fired boilers is an attractive option to mitigate $CO_2$ emissions, since it is a relatively low cost option for efficiently converting renewable fuel to electricity by adding biomass as partial substitute of coal. However, it would cause reducing plant efficiency and operational flexibility, and increasing operation and capital cost associated with handling and firing equipment of renewable fuels. The aim of this study is to investigate the effects of biomass co-firing on $CO_2$ emission and capital/operating cost. Wood pellet, PKS (palm kernel shell), EFB (empty fruit bunch) and sludge are considered as renewable fuels for co-firing with coal. Several approaches by the co-firing ratio are chosen from previous plant demonstrations and commercial co-firing operation, and they are evaluated and discussed for $CO_2$ reduction and cost estimation.
Hydrogen and electricity are expected to dominate the world energy system in the long term. The world currently consumes about 50 million metric tons of hydrogen per year, with the bulk of it being consumed by the chemical and refining industries. The demand for hydrogen is expected to increase, especially if the U.S. and other countries shift their energy usage towards a hydrogen economy, with hydrogen consumed as an energy commodity by the transportation, residential and commercial sectors. However, there is strong motivation to not use fossil fuels in the future as a feedstock for hydrogen production, because the greenhouse gas carbon dioxide is a byproduct and fossil fuel prices are expected to increase significantly. An advanced reactor technology receiving considerable international interest for both electricity and hydrogen production, is the modular helium reactor (MHR), which is a passively safe concept that has evolved from earlier high-temperature gas-cooled reactor (HTGR) designs. For hydrogen production, this concept is referred to as the H2-MHR. Two different hydrogen production technologies are being investigated for the H2-MHR; an advanced sulfur-iodine (SI) thermochemical water splitting process and high-temperature electrolysis (HTE). This paper describes pre-conceptual design descriptions and economic evaluations of full-scale, nth-of-a-kind SI-Based and HTE-Based H2-MHR plants. Hydrogen production costs for both types of plants are estimated to be approximately $2 per kilogram.
본 연구는 페라이트의 Fe 양이온 일부를 Ni, Mn, Co등으로 치환하여 M-ferrites를 제조하여 열화학적 2단계 물 분해 반응의 특성을 비교 평가하였고, XRD, SEM, GC등의 분석으로 각 금속산화물의 특성을 확인하였다. M-ferrites는 고상법으로 제조하였다. 각각의 M-ferrites에 대한 열적환원은 1573K에서 진행하였고 물 분해 반응은 1273K에서 실시하였다. 이 반응에서 생성된 가스는 전량 포집하여 GC를 통해 분석하였다. 반응 전후의 시료에 대하여 SEM, XRD를 분석하여 GC결과와 함께 금속산화물의 산화환원반응 특성을 고찰하였다. 그 결과로서 물 분해 반응 후 M-ferrite (M=Co, Ni, Mn)의 생성을 XRD를 통하여 확인할 수 있었고, 물 분해 반응과의 비교결과 격자상수의 증대가 M-ferrite내의 산소의 환원에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. SEM결과에서는 4cycle의 물 분해 반응 후 Mn-ferrite의 심한 sintering 현상을 확인 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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