• Title/Summary/Keyword: 기체-슬러리

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Effect of pore size distribution in micro porous layer using pore forming agents under various dying conditions on PEMFC performance (건조조건 변화에 따른 미세기공층 내의 기공분포 변화가 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향)

  • Chun, Jeong Hwan;Jo, Dong Hyun;Park, Ki Tae;Kim, Sung Hyun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.71.1-71.1
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    • 2010
  • 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내의 기체확산층(GDL)은 셀 내의 물 관리에 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 다공성 기제(GDBL) 위에 미세기공층(MPL)을 코팅한 2층 구조의 기체확산층이 사용되는데, 이 미세기공층은 카본파우더와 테프론의 혼합물로 이루어져 있으며 촉매층에서 발생한 물을 셀 밖으로 빠르게 배출하는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 다양한 기공분포를 갖는 미세기공층을 제조하여 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 미세기공층 슬러리내에 암모늄염 계열의 기공형성제를 혼합하여 다공성 기제 위에 코팅한 후 다양한 온도조건에서 건조함에 따라 기공분포가 다른 미세기공층을 제조하였다. 이렇게 제조된 미세기공층의 물성은 수은기공도계, FE-SEM, 자체적으로 제조한 기체투과도 측정 장치를 사용하여 측정하였으며, 단위 전지 성능 측정은 두 개의 가습조건(RH100%, RH50%)에서 실시하였다. 기공분포 측정결과 건조온도가 높은 미세기공층은 건조온도가 낮은 미세기공층에 비해 직경이 1,000 - 20,000 nm 인 대공극(macropore)의 수가 많지만, 직경이 100 nm 이하의 미세공 (micropore)의 수가 적은 것을 확인하였다. 전지성능 측정 결과 고가습 조건 (RH100%)에서는 미세공 (micropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 보여고, 저가습 조건 (RH50%)에서는 대공극 (macropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 나타내었다. 이는 물배출에 유리한 미세공 (micropore)의 성질과 원료 기체의 이동에 유리한 대공극(macropore)의 성질에 의한 것으로 판단된다. 따라서 셀 운전 가습조건에 따라 최적화된 기공구조를 갖는 미세기공층을 사용함으로써 셀 운전 성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 예상된다.

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Effects of Liquid Surface Tension on the Heat Transfer Coefficient in a Three-Phase Slurry Bubble Column (삼상슬러리 기포탑에서 액상의 표면장력이 열전달 계수에 미치는 영향)

  • Lim, Ho;Lim, Dae Ho;Jin, Hae-Ryong;Kang, Yong;Jung, Heon
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.50 no.3
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    • pp.499-504
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    • 2012
  • Characteristics of overall heat transfer were investigated in a three-phase slurry bubble column with relatively low surface tension media, which has been frequently encountered in the fields of industry. The heat transfer phenomena was examined in the system which was composed of a coaxial vertical heater and a proper of bubble column. The heat transfer coefficient was estimated from the measured mean value of temperature difference between the heater surface and the column proper at the steady state condition. Effects of gas velocity ($U_G$), solid fraction in the slurry phase ($C_S$) and surface tension (${\sigma}_L$) of continuous liquid media on the overall heat transfer coefficient (h) in the bubble column were determined. The mean value of temperature difference was estimated from the data of temperature difference fluctuations with a variation of time. The amplitude and mean value of temperature difference fluctuations with respect to the elasped time appeared to decrease with decreasing the surface tension of liquid phase. The overall heat transfer coefficient between the immersed heated and the bubble column increased with an increase in the gas velocity or solid fraction in the slurry phase, but it decreased with an increase in the surface tension of continuous liquid media. The overall heat coefficient in the slurry bubble column with relatively low surface tension media was well correlated in term of operating variables and dimensionless groups within this experimental conditions.

Control Method for Metallic Particles from the Incineration System by Spraying the Inorganic Slurry (무기질 슬러리 분사에 의한 소각공정 중 납성분 금속성 입자의 제어방법 연구)

  • 장혁상;박증배
    • Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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    • 2003.05b
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    • pp.379-380
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    • 2003
  • 연소나 폐기물 감량화 처리를 위해 이루어지는 소각과정에서 방출되는 대기오염물질은 소각재의 다양한 특성으로 인해 배출물의 특성파악이 매우 어렵고 그로 인해 제어에 많은 어려움을 겪고 있다. 연소 혹은 소각과정에서 에어로졸을 제어하는 것은 대기 중에서 발견되는 중금속성분을 근본적으로 줄이는 기본적인 조치로서 상당히 중요한 역할을 한다(Natusch and Wallace, 1974; Oppelt, 1986; Oberdorster et al., 1995). 본 연구에서는 소각공정에서 금속성 에어로졸 형태로 배연기체 중에 혼합되어 배출되는 여러 가지 금속성분 중 양적으로 많이 배출되는 납성분의 제어를 위한 기초연구를 수행하였다. (중략)

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Preparation of Flexible and Light Thermal Insulating Ceramic Composites Using Foaming Technology (발포공정을 이용한 경량의 연질 세라믹 보온단열재의 제조)

  • Lee, Chul-Tae
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.26 no.1
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    • pp.59-66
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    • 2015
  • A new concept of an inorganic foaming process at low temperature was demonstrated for the production of inorganic thermal insulating materials with the properties of flexible light-weight, the advantages of organic-based thermal insulation material. The foaming process was proceeded by establishing a skeleton of the foam body by using inorganic fibrous sepiolite and aluminum silicate. A cavity was formed by the expansion of fibrous skeleton body, by the gas which was generated from foaming agent at low temperature. Then the multi-vesicular expanded perlite with low thermal conductivity was filled into the cavity in a skeleton of the foam body. Finally through these overall process, a new inorganic foamed body could be obtained at low temperature without the hot melting of inorganic materials. In order to achieve this object, various preparations such as fibrous sepiolite fibrillation process, heat treatment process of the fibrous slurry were needed, and the optimal compositional condition of slurry was required. The foam body produced showed the properties of flexible light-weight thermal insulation materials such as bulk density, yield strength, flexural strength, and high heat resistance.

Gasification Study of Datong Coal in a Bench Scale Unit of Entrained Flow Gasifier (Datong탄에 대한 Bench Scale Unit급 분류층 석탄가스화 연구)

  • Ryu, Si-Ok;Kim, Jae-Ho;Lee, Hyo-Jin;Lee, Jae-Goo;Park, Tae-Jun;An, Dal-Hong;Park, Ho-Young
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.6 no.1
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    • pp.96-103
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    • 1997
  • Coal gasification experiments were performed to characterize the bench scaled unit of 0.5∼1.0 T/D entrained coal gasifier developed by KIER. Datong coal from China was selected for this study. The system was operated at the temperature range of 1300∼1550$^{\circ}C$, with 62.5% of coal water mixture on the basis of dry coal. Oxygen and slurry mixture were preheated prior to feeding into burner and the ratio of oxygen/coal was in the range of 0.8∼1.2. In the preparation of coal water mixture, 0.3 wt% of CWM1002 and 0.05 wt% of NaOH wire added to reduce viscosity as well as to enhance theological properties of slurry. The resultant gaseous products consist primarily of hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and minor amounts of methane. Formation of H$_2$and CO was increased, while CO$_2$was decreased as the reacting temperature being increased due to the char-CO$_2$reaction. Maximum production of H$_2$and CO occurred in the O$_2$/coal ratio of 0.9 at 1530$^{\circ}C$. Heating values of product gases were in the range of 1700∼2400 kcal/N㎥.

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Fabrication and Characteristics of Anode-Supported Tube for Solid Oxide Fuel Cell (습식법에 의한 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체관의 제조 및 특성 연구)

  • Kim, Eung-Yong;Song, Rak-Hyeon;Im, Yeong-Eon
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.10 no.10
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    • pp.659-664
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    • 2000
  • To develop anode-supported tubular cell with proper porosity, we have investigated the anode substrate and t the electrolyte-coated anode tube. The anode substrate was manufactured as a function of carbon content in the range of 20 to 50 vol.%. As the carbon COntent increased, the porosity of the anode substrate increased slightly and the carbon c content with proper porosity is found to be 30 vol.%. The anode-supported tube was fabricated by extrusion process a and the electrolyte layer was coated on the anode tube by slurry coating process. The anode-supported tube was cofired successfully at $^1400{\circ}C$ in air. The porosity of the anode tube was 35%. From the gas permeation test, the anode t tube was found to be porous enough for gas supply. On the other hand, the anode-supported tube with electrolyte layer indicated a very low gas permeation rate. This means that the coated electrolyte was dense.

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Gas Hydrate Phase Equilibria of $CO_2+H_2$ Mixture in Silica Gel Pores for the Development of Pre-combustion Capture (연소 전 이산화탄소 회수기술을 위한 실리카겔 공극 내에서의 이산화탄소+수소 혼합가스 하이드레이트의 상평형)

  • Kang, Seong-Pil;Jang, Won-Ho;Jo, Wan-Keun
    • Clean Technology
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    • v.15 no.4
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    • pp.258-264
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    • 2009
  • Thermodynamic measurements were performed to show the possibility of recovering $CO_2$ from fuel gas (the mixture of $CO_2$ and $H_2$) by forming gas hydrates with water where water was dispersed in the pores of silica gel particles having nominal 100 nm of pore diameter. The hydrate-phase equilibria for the ternary $CO_2+H_2$+water in pores were measured and $CO_2$ concentrations in vapor and hydrate phase were determined under the hydrate-vapor two phase region at constant 274.15 K. It was shown that the inhibition effect appeared due to silica gel pores, and the corresponding equilibrium dissociation pressures became higher than those of bulk water hydrates at a specific temperature. In addition, direct measurement of $CO_2$ content in the hydrate phase showed that the retrieved gas from the dissociation of hydrate contained more than 95 mol% of $CO_2$ when 42 mol% of $CO_2$ and balanced Hz mixture was applied. Compared with data obtained in case of bulk water hydrates, which showed just 83 mol% of $CO_2$ where 2-stage hydrate slurry reactor was intended to utilize this property, the hydrate formation in porous silica gel has enhanced the feasibility of $CO_2$ separation process. Hydrate formation as not for slurry but solid particle makes it possible to used fixed bed reactor, and can be a merit of well-understood technologies in the industrial field.

Development of process for energy recovery from landfill gas using LFG-Hydrate (LFG-Hydrate를 통한 매립가스 에너지화 공정 개발)

  • Moon, Donghyun;Shin, Hyungjoon;Han, Kyuwon;Lee, Jaejung;Yoon, Jiho;Lee, Gangwoo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.152.2-152.2
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    • 2010
  • LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 $150{\sim}250m^3$로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 $5,000kcal/m^3$의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.

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Synthesis of High Purity p-Phenylenediamine from p-Nitroaniline by Catalytic Hydrogenation (Pd/C촉매하 파라니트로아닐린 수소첨가에 의한 고순도 파라페닐렌디아민의 합성공정)

  • Cho, Chul Kun;Chung, Kwang Bo
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.10 no.8
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    • pp.1210-1215
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    • 1999
  • Optimum conditions of the hydrogenation of PNA to pure PPD were determined in a three-phase slurry reactor with suspended Pd/C catalyst particles. Minimization of mass transfer resistances at the interfaces of both gas-liquid and liquid-catalyst particles and control of overall reaction rate on catalyst surface leaded to decrease the hydrogen starvation on reaction active sites and to reduce the side reactions during hydrogenation. The optimum temperature, pressure, and catalysst concentration were confirmed to be in the range of $60^{\circ}C$, 60~70 psig, and 1~2 g-cat/L, respectively. Reaction rate was zero order with respect to the concentration of PNA and 1st order with respect to the pressure of hydrogen(P). Overall rate expression of the reaction was $R_A=6.44{\times}10^6{\cdot}H{\cdot}P{\cdot}m{\cdot}$exp(-4659/T) where H is constant, m is concentration of catalyst, and T is temperature.

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Preparation of Porous Silica Support and TiO2 Coating by Sol-Gel Method (다공성 실리카 지지체 제조 및 Sol-Gel법에 의한 TiO2코팅)

  • 한요섭;박재구
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.41 no.7
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    • pp.548-554
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    • 2004
  • A sol-gel method was applied to coat TiO$_2$ on porous silica prepared using slurry foaming method from silica. from the results of XRD, SEM, and BET, the anatase phase was firstly observed at the coated supports with the heated of 50$0^{\circ}C$. The coated supports with the heated of $700^{\circ}C$ had the maximum anatase peak, and the particle size of coated TiO$_2$ was about 1 ${\mu}{\textrm}{m}$. Bending strength and gas permeability of the porous silica were measured for the feasibility as a catalytic supports. In case of the uncoated porous materials with the strength of 2.4 MPa, the strength increased to 3.9∼4.3 MPa after the coating process regardless of the heating temperature. On the other hand, the permeability of the uncoated porous materials decreased from 770${\times}$10$^{-13}$ $m^2$ to 363${\times}$10$^{-13}$ $m^2$ after the coating process, and it decreased with the increasing heating temperature.