This study selected Eco-AZ91 MgH2, which shows high enthalpy as a material for this purpose, as the basic material, and analyzed the change in characteristics by synthesizing TiNi as a catalyst to control the thermodynamic behavior of MgH2. In addition, the catalyst dispersion technology using graphene oxide (GO) was studied to improve the high-temperature aggregation phenomenon of Ni catalyst and to secure a source technology that can properly disperse the catalyst. XRD, SEM, and BET analysis were conducted to analyze the metallurgical properties of the material, and TGA and DSC analysis were conducted to analyze the dehydrogenation temperature and calorific value, and the correlation between MgH2, TiNi catalyst, and GO reforming catalyst was analyzed. As a result, the MgH2-5 wt% TiNi at GO composite could lower the dehydrogenation temperature to 478-492 K due to the reduction of the catalyst aggregation phenomenon and the increase in the reaction specific surface area, and an experimental result for the catalyst dispersion technology by GO could be ensured.
Woong-Geol Lee;Lae-Bong Han;Sung-Hyun Cho;Pyeong-Su Lee;Myong-Shin Song
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.4
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pp.509-516
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2023
The use of sulfur(S) in concrete has been variously studied as a way to improve salt resistance in concrete. However, sulfur is a solid material and is difficult to powder, which has disadvantages in its usability as an admixture or mixture for cement and concrete. For these problem, polymers such as dicyclopentadiene have been used to modify sulfur, but this also exists in a sticky state after modifying and does not improve the fundamental problem. So, reforming sulfur with slaked lime and the effect on cement hydration was examined by reforming sulfur with slaked lime, and the following conclusions were obtained. Depending on the reaction conditions, slaked lime modified bio-sulfur exists in a slurry state containing unreacted sulfur, unreacted slaked lime, calcium-sulfur(Ca-S) compounds and water. When slaked lime modified bio-sulfur is used as a cement mixture, salt resistance of concrete with slaked lime modified bio-sulfur is to be superior to that of plain concrete. This is believed to be because structure of cement hydrates with slaked lime modified bio-sulfur is to be more dense to that of plain cement hydrates by the continued presence of ettringite and can be used as a cement mixture in concrete.
This study deals with a process for the recovery of hydrogen isotopes from methane ($CQ_4$) and water ($Q_2O$) containing tritium in the nuclear fusion exhaust gas (Q is Hydrogen, Deuterium, Tritium). Steam Methane Reforming and Water Gas Shift reactions are used to convert $CQ_4$ and $Q_2O$ to $Q_2$ and the produced $Q_2$ is recovered by the subsequent Pd membrane. In this study, one circulation loop consisting of catalytic reactor, Pd membrane, and circulation pump was applied to recover H components from $CH_4$ and $H_2O$, one of $CQ_4$ and $Q_2O$. The conversion of $CH_4$ and $H_2O$ was measured by varying the catalytic reaction temperature and the circulating flow rate. $CH_4$ conversion was 99% or more at the catalytic reaction temperature of $650^{\circ}C$ and the circulating flow rate of 2.0 L/min. $H_2O$ conversion was 96% or more at the catalytic reaction temperature of $375^{\circ}C$ and the circulating flow rate of 1.8 L/min. In addition, the amount of $CQ_4$ generated by Korean Demonstration Fusion Power Plant (K-DEMO) in the future was predicted. Then, the treatment process for the $CQ_4$ was proposed and HAZOP (hazard and operability) analysis was conducted to identify the risk factors and operation problems of the process.
The direct reaction of carbon dioxide($CO_2$) with butane($C_4H_{10}$) to obtain synthesis gas and hydrocarbon compounds have been studied on nickel loaded catalysts. In the reaction of $CO_2$ with $C_4H_{10}$, Ni loaded catalysts showed similar activity with Pt catalyst and Coke deposition on the catalyst was severe by dehydrogenation of butane. The main products were carbon monoxide and hydrogen, when alumina and Y type zeolite were used as a support. Instead, a great deal of aromatic hydrocarbons were obtained on the Ni loaded ZSM-5 catalyst. The conversion of $CO_2$ increased with the increasing molar ratio of $CO_2$/$C_4H_{10}$ on Ni/ZSM-5, Ni/NaY and Ni/alumina catalyst, but the conversion decreased again from the ratio of 2. The value of $CO_2$ conversion was the highest at the 5wt% of Ni loading on ZSM-5 catalyst. A part of cokes deposited on the catalysts diminished when only $CO_2$ gas or water steam flowed into the reactor. The coke deposited on the catalysts was very reactive and it may be an important intermediate for the carbon dioxide reforming reaction.
Han, Jun Hee;Kim, Ji Yoon;Lee, Jung Hee;Lee, Seong Hyuk
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.9
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pp.126-132
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2016
This study numerically investigates the characteristics of chemical reactions and thermal deformation in a steam reformer. These phenomena are significantly affected by the high-temperature burner gas and the process gas conditions. Because the high temperature of the burner gas ranges from 800 to 1000 K, the reformer tubes undergo substantial thermal deformation, eventually resulting in structural failure. Thus, it is necessary to understand the characteristics of the reaction and thermal deformation under the operating conditions to evaluate the reformer tubes for sustainable, stable operation. Extensive numerical simulations were carried out using commercial CFD code (ANSYS FLUENT/MECHANICA Ver. 13.0) while considering three-dimensional turbulent flows and combined heat transfer including conduction, convection, and radiation. Structural analysis considering conjugated heat transfer between solid tubes and fluid flows was conducted using the Fluid-Solid Interaction (FSI) method. The results show that when the injection temperature of the process gas and burner gas decreased, the hydrogen production rate decreased significantly, and thermal deformation decreased by at least 15 to 20%.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.29
no.3
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pp.357-364
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2007
This research is to set a direction on the recycle of Discarded Automotive tires reforming them into heavy metal adsorbents by developing a particular functional group inducing formation of Chelate complexes with heavy metal ion in the water, on the surface of the used tire conventionally turned into powdered form. For this purpose, through FT-IR, XRD, XRF, SEM, elution test we confirmed and analyzed the property of newly reformed scrapped tires, and functional group. Also, by Kinetics Study we produced an invariable value applying to absorption models. Conclusively the absorption preference of heavy metal is determined to be $Pb^{2+}>Cu^{2+}>Cd^{2+}$, and it reached absorption balance within first 30 minutes, also the absorption reaction time increased from 0.27 to $1.78\sim3.15(g/mg{\cdot}min)$, and showed more than 80% of removal efficiency. This result proved that the efficiency increased by 10 times compared with the conventional powdered Discarded Automotive tires, and the Discarded Automotive tire which implemented the Functional group can exhibit a great efficiency as heavy metal adsorbent.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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2010.04a
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pp.192-192
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2010
현재 산업과 과학의 발달로 인한 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기시켜, 이의 해결을 위한 청정 신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C 비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 황, 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet (미송)에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(이하 SBR) 조건에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 저온 (700, $800^{\circ}C$)에서는 SBR=1에서는 수소의 수율이 증가하였으나 SBR=2, 3에서 감소하는 것을 보였다. 하지만 $900^{\circ}C$에서는 SBR이 증가 할수록 수소의 수율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 볼륨비로 나타내었을 경우 $H_2/CO(vol/vol)$의 경우 $900^{\circ}C$, SBR=3에서 0.73%로 water gas shift reaction이 가장 잘 일어난 것을 확인했고, $H_2/CH_4(vol/vol)$의 경우 마찬가지로 위의 조건과 동일조건에서 2.59%로 steam reforming이 가장 잘 일어난 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 본 실험에서는 $900^{\circ}C$, SBR=3인 경우에 가장 높은 수소수율을 얻을 수 있으며, 이때 수소의 수율은 32.7 Vol%였다.
Kim, Sang-Bum;Park, Eun-Seok;Cheon, Han-Jin;Kim, Young-Kook;Kim, Myung-Soo;Park, Hong-Soo;Hahm, Hyun-Sik
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.20
no.3
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pp.230-236
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2003
Synthesis gas is commercially produced by a steam reforming process. However, the process is highly endothermic and energy-consuming. Thus, this study was conducted to produce synthesis gas by the partial oxidation of methane to decrease the energy cost. Supported Ni catalysts were prepared by the impregnation method. To examine the activity of the catalysts, a differential fixed bed reactor was used, and the reaction was carried out at $750{\sim}850^{\circ}C$ and 1 atm. The fresh and used catalysts were characterized by XRD, XPS, TGA and AAS. The highest catalytic activity was obtained with the 13wt% Ni/MgO catalyst, with which methane conversion was 81%, and $H_2$ and CO selectivities were 94% and 93%, respectively. 13wt% Ni/MgO catalyst showed the best $MgNiO_2$ solid solution state, which can explain the highest catalytic activity of the 13wt% Ni/MgO catalyst.
Kim, Sang-Bum;Kim, Young-Kook;Hwang, Jae-Young;Kim, Myung-Soo;Park, Hong-Soo;Hahm, Hyun-Sik
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.21
no.3
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pp.225-230
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2004
Synthesis gas is a high valued compound as a basic chemicals at various chemical processes. Synthesis gas is mainly produced commercially by a steam reforming process. However, the process is highly endothermic so that the process is very energy-consuming process. Thus, this study was carried out to produce synthesis gas by the partial oxidation of methane to decrease the energy cost. The effects of reaction temperature and flow rate of reactants on the methane conversion, product selectivity, product ratio, and carbon deposition were investigated with 13wt% Ni/MgO catalyst in a fluidized bed reactor. With the fluidized bed reactor, $CH_4$ conversion was 91%, and Hz and CO selectivities were both 98% at 850$^{\circ}C$ and total flow rate of 100 mL/min. These values were higher than those of fixed bed reactor. From this result, we found that with the use of the fluidized bed reactor it was possible to avoid the disadvantage of fixed bed reactor (explosion) and increase the productivity of synthesis gas.
Seo, Yu-Taek;Seo, Dong-Joo;Seo, Young-Seog;Roh, Hyun-Seog;Jeong, Jin-Hyeok;Yoon, Wang-Lai
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.17
no.3
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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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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