• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.493-499
• /
• 2010

Steam reforming (SR) of glycerol, a main by-product of manufacturing process of bio-diesel, for the production of hydrogen was investigated over the Ni-based catalysts. The Ni-based catalysts were prepared by an impregnation method, and characterized by $N_2$ physisorption, CO chemisorption, XRD and TEM techniques. It was found that the Ni/${\gamma}-Al_2O_3$ catalyst showed higher conversion and catalytic stability for the carbon formation than the other catalysts in the steam reforming of glycerol under the tested conditions. The results suggest that the steam reforming of glycerol over modified Ni/${\gamma}-Al_2O_3$ catalyst minimized carbon formation can be applied in hydrogen station for fuel-cell powered vehicles and fuel processor for stationary and portable fuel cells.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권6호
• /
• pp.727-735
• /
• 2014

본 연구에서는 바이오디젤 생산의 부산물인 글리세롤로부터 수증기 개질(Steam Reforming, SR) 반응을 통해 수소를 생산하는 공정의 모델링과 모사 및 최적화를 수행했다. 글리세롤을 이용한 수소 생산 방법은 기존의 수소 생산방법인 메탄의 수증기 개질법(Steam Methane Reforming, SMR)을 대체할 수 있는 새로운 방법으로 세계 여러 곳에서 연구가 진행 중이다. 글리세롤과 수증기의 기체 혼합물을 고온의 반응기 내에서 개질시켜 합성가스(CO, $H_2$)를 생산하고, 합성가스에 포함된 일산화탄소를 수성 가스 전화 반응(Water-Gas Shift, WGS)을 통해 수증기와 반응시켜 수소를 생성하고, 최종적으로 Pressure Swing Adsorption (PSA) 공정을 통하여 이산화탄소와 수소를 분리하여 정제된 수소를 얻는다. 공정시뮬레이션 프로그램인 UniSim을 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 열효율 개선을 실시하여 운전 비용을 절감하고자 하였다. 기존 연구인 미국 DOE와 독일 Linde의 글리세롤 이용 수소 생산공정과 수율 비교를 진행하였고, 수소 에너지 인프라 구축에 기여하기 위한 최적의 생산방법을 제안하였다.

• 공업화학
• /
• 제29권2호
• /
• pp.209-214
• /
• 2018

본 논문에서는 $300m^3\;h^{-1}$급 수소 생산을 위한 글리세롤 수증기 개질반응에 대해 기술 경제성 평가를 수행하였다. 상업용 공정 설계 프로그램인 Aspen $HYSYS^{(R)}$를 이용하여 글리세롤 수증기 개질반응에 대한 공정을 설계하였으며, 반응온도에 따른 수소 생산량의 차이를 비교 분석하였다. 또한, 항목별 경제성 평가, 민감도 분석, 현금흐름도를 통하여 경제성 평가를 진행하였으며, $300m^3\;h^{-1}$급 글리세롤 수증기 개질반응에서의 수소 생산 단가는 5.10 $ ${kgH_2}^{-1}$로 계산되었다. 수소 생산 단가에 영향을 끼치는 주요 인자를 파악하기 위해 민감도 분석을 실시하였으며, 수소 판매 단가에 따른 현금흐름도 분석을 통해 순현재가치, 할인회수기간, 현재가치율과 같은 다양한 경제성 인자를 파악하였다.

• 공업화학
• /
• 제29권5호
• /
• pp.589-593
• /
• 2018

본 논문에서는 수소 생산 규모 $300m^3h^{-1}$급 글리세롤 수증기 개질반응에 대한 경제적 불확실성 분석을 Monte-Carlo 시뮬레이션 방법을 이용하여 수행하였다. 핵심 경제적 인자의 변동(${\pm}10-{\pm}40%$)에 따른 수소 생산 단가의 변동을 확인하였으며, 기존 수소 생산 단가인 5.10 $ $kgH{_2}^{-1}$를 얻기 위한 확률인 30.9%를 구하였다. 또한 설비투자비용(${\pm}20%$), 연간운영비용(${\pm}20%$), 수익(${\pm}20%$) 및 할인율의 변동(2-10%)에 따른 비용 편익비의 변동을 확인하였으며, 본 공정이 경제적 타당성이 있기 위해서는 비용 편익비의 값이 1 이상이여야 하며 이를 얻기 위한 확률 범위는 할인율의 변동에 따라 17-55%로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제21권1호
• /
• pp.68-75
• /
• 2015

본 연구에서는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 core-shell 구조의 CoAl₂O₄@Al 복합체를 Al 금속의 수열반응을 통하여 합성하고, 이를 Rh 촉매의 담지체로 적용하여 구조적, 촉매화학적 특성을 분석하였다. Rh/CoAl₂O₄@Al (3 wt% Rh) 촉매는 단순침적법(incipient wetness impregnation)으로 제조하였고, 특성의 비교평가를 위하여 공침법(co-precipitation)으로 합성한 CoAl₂O₄를 담지체로 하여 Rh/CoAl₂O₄ (3 wt% Rh) 촉매를 단순침적법으로 제조하였다. 이들 촉매들은 N₂ 흡착, XRD, 전자 주사현미경, temperature programmed reduction (TPR), CO 화학흡착 분석을 통해서 그 특성을 분석하였고, 글리세롤 수증기 개질 반응(550 ℃)을 통한 수소전환반응에 적용하여 촉매적 특성을 평가하고 분석하였다. 글리세롤 수증기 개질반응에 대하여 Rh/CoAl₂O₄@Al 촉매는 Rh/CoAl₂O₄ 촉매에 비하여 약 2.8배 높은 글리세롤 전환 turnover frequency (TOF)를 보여주었고, 이는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 복합체를 통한 원활한 반응열의 전달에 기인한 것으로 분석되었다. CoAl₂O₄@Al 및 CoAl₂O₄ 담지체에서도 환원에 의하여 노출된 일부 Co 금속에 의한 촉매적 활성이 관찰되었는데, Rh/CoAl₂O₄@Al과 Rh/CoAl₂O₄ 촉매에서와 마찬가지로 core-shell 구조체인 CoAl₂O₄@Al이 CoAl₂O₄ 보다 높은 촉매적 활성을 보였다. 그러나, 이들 촉매는 글리세롤 개질반응에서 비교적 높은 비활성화를 보여주었고 이는 촉매표면의 탄소침적(coking)에 기인한 것으로 판명되었다.