• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.584-589
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• 2015

잠수함 및 수중무인체계 등의 산소희박환경에서 연료전지를 통한 효과적인 전력생산을 위해서는 높은 수소저장밀도를 갖는 수소공급원이 필요하다. 디젤연료는 액체연료로서 저장 및 공급이 용이하며, 연료전지의 연료가 되는 수소의 단위질량 및 단위부피당 저장밀도가 높은 장점을 갖고 있다. 이러한 디젤연료의 장점을 기반으로 본 연구에서는 산소희박환경에서 수소생산을 위해 디젤연료의 개질반응을 이용하였으며, 산화제로 단위부피당 산소 저장밀도가 높고 액상으로 보관이 용이한 과산화수소 수용액을 기존의 산화제인 물과 산소의 대체산화제로 이용하는 방법을 제안하였다. 과산화수소 수용액의 디젤개질 산화제로써의 특성을 파악하기 위해 물, 공기 산화제와의 비교실험을 진행하였으며, 기존의 산화제와 디젤 개질반응 시 동일한 특성을 갖는 것을 실험적으로 확인하였다. 또한 상용디젤을 연료로 온도 및 과산화수소 수용액의 농도에 따른 개질성능을 평가하였으며, 49시간의 가속 열화실험을 통하여 디젤, 과산화수소 수용액을 이용한 수소생산의 가능성을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.110-115
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• 2007

고온형 연료전지인 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 연료에 대한 유연성(fuel flexibility)이 높다. 따라서 높은 에너지 밀도를 가진 디젤을 개질하여 SOFC를 운전하는 것은 효과적인 방법이다. 하지만 디젤이 가지는 특성으로 인해 디젤 자열개질기(autothermal refromer)는 운전 시간에 따라 탄소 침적(carbon deposition) 현상이 발생하여 개질기의 성능이 쉽게 저감된다. 개질기 성능 저감 현상 때문에 개질 가스들 중에 탄화수소 생성량이 많아지며, 이는 SOFC 성능도 저감시킨다. 이러한 현상은 연료극에 공급되는 탄화수소가 야기하는 탄소 침적으로 사료된다. 본 연구에서는 탄화수소가 SOFC에 주는 성능 저감을 확인하였으며, 연료전지 성능 저감을 줄이기 위한 디젤 자열개질기 반응물들의 조건 선정($H_2O/C$와 $O_2/C$의 몰 비)을 통해 디젤 자열 개질기 특성을 살펴보았다. 특히 $H_2O/C=0.8$과 $O_2/C=3$인 디젤 자열개질 반응 조건에서 좋은 개질 성능을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제8권1호
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• pp.12-16
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• 2005

디젤은 높은 volumetric density$[VD,\;kg\;H_2/m^3]\;(>100)$와 gravimetric density$(GD,\;\%\;H_2)\;(>17)$를 가지는 우수한 수소저장매체 중의 하나이다. (Liquid Hydrogen의 경우 VD와 GD가 각각 50, 18 정도) 본 연구는 이러한 디젤연료의 개질에 적합한 촉매선정 및 반응특성에 관한 연구를 실시하였다 촉매는 자체 선정한 3가지 촉매(NECS-1, NECS-2, NECS-3)와 2가지 상용촉매(FCR-HCl4, FCR-HC35. Sud-Chemie, Inc)에 대하여 조사하였다. 실험결과 NECS-1이 디젤개질에 가장 적합한 것으로 판단되었다. 이와 함께 촉매 층의 길이에 따른 온도 및 농도를 분석하였으며, 디젤개질을 위한 연료의 delivery 문제로 인한 촉매 층 내의 급격한 온도 변화특성을 확인할 수 있었다. 또한 촉매 층 상단부에서 발생한 발열량을 하단부의 흡열부에 효과적으로 전달하는 것이 ATR(Autothermal Reforming) 반응 특성에 깊게 연관되어 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.394-401
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• 2005

저온 플라즈마 연료개질 장치를 개발하여 여러 운전인자가 그 성능에 미치는 영향을 조사하였고 생성된 수소농후 개질가스를 무부하(Idle) 상태의 디젤엔진에 연소용 공기와 같이 주입하여 NO와 매연 저감효율에 미치는 영향을 조사하였다 전력 소모량이 증가할수록 개질반응의 점화가 더욱 용이하였으나 $H_2$ 농도, $H_2$ 수율, 에너지 전환율과 같은 저온 플라즈마 연료개질 장치의 성능은 O/C 비에 의해서만 영향을 받았는데 그 이유는 평형 반응온도가 O/C 비에 의하여 결정되기 때문이다. 저온 플라즈마 연료개질 장치에서의 $H_2$ 수율과 에너지 전환율은 O/C 비가 증가함에 따라 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$에서 33.4%와 66%의 최고값을 통과하였다. $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$ 이하인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 증가하는 이유는 O/C 비가 높아짐에 따라 완전 산화반응이 충분히 일어나서 반응온도가 높아지기 때문으로 보인다. O/C비가 $1.2{\sim}1.5$ 이상인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하는 현상은 과잉산소 조건에서 완전산화반응이 더욱 촉진되어 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하였기 때문으로 보인다. 무부하 상태의 디젤엔진에 개질가스를 주입시 개질된 디젤/총디젤 무게비가 $18.2{\sim}23.5%$까지 증가할 때 NO저감효율과 매연제거효율은 각각 68.8%와 55.5%까지 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.218-221
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• 2009

Solid oxide fuel cells (SOFCs), as high-temperature fuel cells, have various advantages. In some merits of SOFCs, high temperature operation can lead to the capability for internal reforming, providing fuel flexibility. SOFCs can directly use CH4 and CO as fuels with sufficient steam feeds. However, hydrocarbons heavier than CH4, such as ethylene, ethane, and propane, induce carbon deposition on the Ni-based anodes of SOFCs. In the case of the ethylene steam reforming reaction on a Ni-based catalyst, the rate of carbon deposition is faster than among other hydrocarbons, even aromatics. In the reformates of heavy hydrocarbons (diesel, gasoline, kerosene and JP-8), the concentration of ethylene is usually higher than other low hydrocarbons such as methane, propane and butane. It is importatnt that ethylene in the reformate is removed for stlable operation of SOFCs. A new methodology, termed post-reforming was introduced for removing low hydrocarbons from the reformate gas stream. In this work, activity tests of some post-reforming catalysts, such as CGO-Ru, CGO-Ni, and CGO-Pt, are investigated. CGO-Pt catalyst is not good for removing ethylene due to low conversion of ethylene and low selectivity of ethylene dehydrogenation. The other hand, CGO-Ru and CGO-Ni catalysts show good ethylene conversion, and CGO-Ni catalyst shows the best reaction selectivity of ethylene dehydrogenation.

• 세라미스트
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• 제15권3호
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• pp.11-13
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• 2012

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 추계총회 및 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2004

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2015-2020
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• 2007

Diesel is an excellent candidate fuel for fuel cell applications due to its high hydrogen density and well-established infrastructure. But, it is hard to guarantee desirable performance of diesel reformer because diesel reforming has several problems such as sulfur poisoning of catalyst and carbon deposition. We have been focusing on diesel autothermal reforming(ATR) for substantial period. It is reported that ATR of diesel has several technical advantages such as relatively high efficiency and fuel conversion compared to steam reforming(SR) and partial oxidation(POX). In this paper, we investigate characteristics of diesel reforming under various ratios of reactants(oxygen to carbon ratio, steam to carbon ratio) for improvement of reforming performances(high reforming efficiency, high fuel conversion, low carbon deposition). We also exhibit calculated heat balance of autothermal reformer at each condition to help thermal management of SOFC system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.37-40
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• 2007

Diesel autothermal reforming(ATR) is an effective method for hydrogen production. But, diesel ATR has several problems such as the sulfur poisoning of catalyst and carbon deposition during reforming reactor. Especially, carbon deposition is a severe problem, which causes rapid performance degradation, in the reforming reaction. Ethylene among the reformate gas is a carbon precursor. Effective decomposition of ethylene is an important issue. In this paper, we investigated the carbon deposition from ethylene in the reforming reaction for proper reaction condition of diesel ATR. We achieved relatively high performance of diesel ATR under $H_{2}O/C=0.8$, $O_{2}/C=3$ condition that was based on the experiment of ethylene reforming reaction.

• 한국분무공학회지
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• 제11권4호
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• pp.234-243
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• 2006

Diesel autothermal reforming (ATR) is a chemical process to produce hydrogen for fuel cell applications. Several previous studies were carried out to identify technical issues in diesel reforming. It is hard to vaporize diesel due to its high boiling points. Liquid droplets of diesel result in inhomogeneous fuel mixing with other reactants such as $O_2\;and\;H_2O$, which leads to reduce the reforming efficiency and make undesired coke in reactor. To solve the fuel delivery issue, we applied an ultrasonic device as a fuel injection system. Ultrasonic injector (UI) remarkably enhanced the reforming efficiency. This paper will present the reforming results using UI. And we will discuss about atomization effects of diesel on autothermal reforming reaction.