• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2002.11a
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• pp.293-296
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• 2002

본 논문에서는 수소/액체연료/공기의 연소특성에 대해 CFD상용프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 먼저 프로그램을 검증하기 위하여 수소/공기의 난류 비예혼합 화염에 대한 반응물과 생성물의 몰분율을 Barlow실험 결과와 비교하였고, X축 방향의 온도분포를 Flury의 실험 값과 비교하여 값이 물리적으로 근사함을 확인하였다. 혼합분율(Mixture Fraction)과 확률밀도함수(PDF)의 접근 방법을 이용하여 화염진단과 오염물질발생에 중요한 역할을 하는 중간 종들의 몰분율을 확인하였다. 수소/액체연료/공기에 대해서는 화염형성에 있어서 가장 중요한 연료와 산화제의 속도비 변화(100,10,1,0.1)로부터 산화제속도가 연료속도 보다 클 경우 고속 측인 산화제에 의해 연료의 확산이 지배되는 현상으로 인하여 화염의 온도분포가 최고가 됨을 확인하였다. 또한, 연소과정 중 발생하는 오염물질의 농도를 수치적으로 해석하여 최저의 오염농도를 가질 수 있는 속도 비를 찾아 낼 수 있었다. 수소/공기와 수소/액체연료/공기의 온도 장 비교를 통하여 수소/액체연료/공기의 혼합물이 대체에너지로서의 가능성을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.518-521
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• 2008

수소에너지는 다양한 원료로부터의 수소생산을 위한 반응기술 및 생산물로부터 수소 정제를 위한 분리기술의 확립과 더불어, 대형화 시스템부터 소형 시스템에 이르는 공정기술을 확보하는 것이 다가오는 청정 대체에너지 체제에 대비하기 위하여 필요하다. 이를 위해서는 생산된 수소 혼합물에서부터 수소를 분리 정제하는pressure swing adsorption (PSA) 의 개발이 필수적이다. 이 기술은 이미 다양한 분야에 성공적으로 상용화 적용되어 기술의 타당성을 제시하고 있으나, 국내의 경우 수입에 의존하고 있어 이를 설계 할 수 있는 공정모사기 (simulator)의 개발이 우선되어야 한다. 따라서 효율적으로 PSA 공정 및 scale-up기술을 확보하기 위해서는 전산모사기 개발의 선행이 필수적이다. PSA 공정의 전산모사기는 물질수지, 에너지수지, 모멘텀수지와 더불어 흡착평형과 속도식이 결합되어 개발되어야 한다. 특히 공정에 다양한 단계가 적용되기 때문에 복잡한 boundary condition이 적용되며, 연속순환공정이라 하더라도 각 단계가 discrete 하게 해석되어야 한다. 따라서 공정모사는dynamic simulator로 개발되어야 정확도를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 수소혼합물이 WGSR 반응기를 거쳐 수소의 농도를 향상 시키고, 이를 유입가스로 사용하는 $H_2$ PSA 공정 모사기를 개발하고자 한다. 수소 생산을 위한 PSA 공정 모사기 개발을 통하여 95% $H_2$ 순도와 90% 회수율 규모의 수소를 생산할 수 있는 PSA 공정의 설계 기술기반을 확보하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.89-92
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• 2006

수소에너지는 화석연료 사용의 증가로 인한 환경오염 및 자원고갈의 문제점을 해결해 줄 수 있는 미래의 청정한 에너지이다. 현재 주 에너지원인 화석연료의 사용에 의하여 배출된 오염물질이 지구온난화와 같은 문제점들을 일으킨다. 이러한 문제점들을 없애줄 수 있는 대안 중 하나가 수소에너지이다. 수소에너지는 자원이 풍부하며 연소시에 오염물질이 배출되지 않는 장점이 있다. 수소에너지는 수소를 연소시켜서 얻는 에너지로써, 수소를 태우면 같은 무게의 가솔린 보다 3배나 많은 에너지를 방출한다. 수소를 생산하는 방법 중 가장 이상적인 방법은 물을 분해하는 방법이다. 그러나 이 방법은 수소를 대량으로 생산하기에는 아직 기술에 대한 확보가 되어있질 않으며, 경제성도 떨어진다는 단점이 있다. 현재 많이 쓰이는 방법 중 탄화수소류의 메탄을 수증기 개질하는 방법이 있다. 메탄 수증기 개질방법은 환경오염물질인 CO나 $CO_2$를 배출한다는 것과 높은 열원이 필요하다 본 연구에서는 C-H결합에너지가 낮아 메탄보다 분해하기 쉬운 부탄의 직접분해로 수소를 생산하고자 한다. 부탄 직접분해는 환경오염물질인 CO나 $CO_2$가 발생되지 않는 장점이 있다. 부탄 분해반응은 $500{\sim}1100^{\circ}C$의 범위에서 이루어 졌으며, 촉매는 탄소계인 카본블랙을 사용하였고, 촉매의 성능을 비교하기 위하여 열분해반응이 동시에 수행되었다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.443-446
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• 2008

본 연구는 과산화수소를 이용하여 디젤오염토양의 처리시 중금속 용출특성, 백연가스 발생특성 등을 평가하기 위하여 실험을 하였다. 중금속 용출속도는 반응시간 15분까지 용출이 지속적으로 증가하다가, 15분 이후 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 과산화수소(H$_2$O$_2$) 처리방법은 토양내 중금속 용출속도를 가속화시켜 실제 현장에서 적용될 경우 이로 인하여 지하수에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 ex-situ 방법 등과 같은 방법을 고려한 2차 오염에 대한 대책이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 백연가스의 발생량은 과산화수소의 농도가 높을수록 많이 발생하는 것으로 관찰되었으며, 이는 높은 농도의 과산화수소와 유류오염토양이 급격하게 반응하기 때문인 것으로 판단된다. 백연가스 중 Hexane이 가장 높은 농도로 검출되었으며, 이 외에도 Cyclopentane, Benzene, Ethylbenzene, m,p-Xylene, Undecane 등이 많이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 백연가스 중에 함유된 고농도의 휘발성유기화합물(VOCs)이 주변 환경에 유해한 영향을 미칠 것으로 예상되므로 적절한 대기오염방지시설을 설치하여 제거한 후 대기로 방출하는 것이 필요하다고 판단된다.

• Resources Recycling
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• v.24 no.6
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• pp.3-8
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• 2015

Gasification characteristics and gas produced from a sewage sludge char were analyzed by using a thermobalance reactor, which is used for a reaction kinetic analysis by measuring weight change of materials at a desired temperature. Gasification reaction rate increased with increasing temperature and steam partial pressure due to the promotion of gasification reaction. Three models of gas-solid reaction were applied to the reaction kinetics analysis and modified volumetric reaction model was an appropriated model for the steam gasification of the sewage sludge char. Apparent activation energy and pre-exponential factors were evaluated as 155.5 kJ/mol and $14,087s^{-1}atm^{-1}$, respectively. The order of reaction on steam partial pressure was 0.68. Gas analysis was performed at $900^{\circ}C$ and hydrogen concentration was highest in the gas concentrations, which increased with increasing the steam partial pressure. Hydrogen concentration increased the most and hydrogen concentration in the produced gas was 2-4 times higher than that of carbon monoxide due to the gasification and water gas shift reaction.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.5
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• pp.516-520
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• 2011

Sodium borohydride, $NaBH_4$, shows a number of advantages as hydrogen source for portable proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The hydrogen yield of sodium borohydride hydrolysis reaction was studied. The effect of temperature, $NaBH_4$ concentration, NaOH concentration and catalyst type on the hydrogen yield from $NaBH_4$ hydrolysis reaction were measured. The catalysts of Co-P/Cu, Co-B/Cu and Co-P-B/Cu were used in this study and there was no different effect of these catalysts on the hydrogen yield from $NaBH_4$. Under the temperature of $60^{\circ}C$, the hydrogen yield decreased as $NaBH_4$ concentration increased due to formation of gel with by-products and reactants. The gel formed during $NaBH_4$ hydrolysis reaction diminished the hydrogen evolution rate and total volume of hydrogen. Addition of NaOH stabilizer enhanced the formation of gel and then decreased the hydrogen yield.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.331-334
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• 2009

An air-independent propulsion (AIP) system based on fuel cell technologies was developed for space and underwater applications in the present study. Hydrogen peroxide was selected as an oxidizer for space and underwater power applications where air independence is a must. Catalytic decomposition of hydrogen peroxide was used to generate oxygen and water. The pure oxygen was provided to a fuel cell and the water was stored separately. Sodium borohydride in the solid state was used as a hydrogen source in the present study. Pure hydrogen can be generated by a catalytic hydrolysis reaction. A fuel cell system was fabricated to validate the fuel cell based air-independent power system and was evaluated at the various conditions.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.17 no.4
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• pp.275-285
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• 1973

The addition of one mole of aluminum chloride to three moles of sodium borohydride in tetrahydrofuran gives a turbid solution with enormously more powerful reducing properties than those of sodium borohydride itself. The reducing properties of this reagent were tested with 49 organic compounds which have representative functional groups. Alcohols liberated hydrogen immediately but showed no sign of hydrogenolysis of alkoxy group. Aldehydes and ketones were reduced rapidly within one hr. Acyl derivatives were reduced moderately, however, carboxylic acids were reduced much more slowly. Esters, lactones and epoxides were reduced readily than sodium borohydride or borane. Tertiary amide was reduced slowly, however, primary amide consumed one hydride for hydrogen evolution but reduction was sluggish. Aromatic nitrile was reduced much more readily than aliphatic nitrile. Nitro compounds were inert to this reagent but azo and azoxy groups were slowly attacked. Oxime was reduced slowly but isocyanate was only partially reduced. Disulfide and sulfoxide were attacked slowly but sulfide and sulfone were inert. Olefin was hydroborated rapidly.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.3
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• pp.165-173
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• 2016

On March 11, 2011, a massive earthquake measuring 9.0 on the Richter scale and subsequent 10-.14 m waves struck the Fukushima Daiichi (FD) Nuclear Power Plant. The main and backup electric power was damaged preventing the cooling system from functioning. Fuel rods overheated and led to hydrogen explosions. If heat in the fuel rods is not dissipated, the nuclear fuel coating material (e.g., Zircaloy) reacts with water vapor to generate hydrogen at high temperatures. This hydrogen is released into the containment area. If the released hydrogen burns, the stability of the containment area is significantly impacted. In this study, researchers performed an explosion analysis in a high-risk explosion area, analyzing the hydrogen distribution in a containment building [1] and the effects of a hydrogen explosion on containment safety. Results indicated that a hydrogen explosion was possible throughout the containment building except the middle area. If an explosion occurs at the top of the containment building with more than 40% of the hydrogen collected or in the bottom right or left side of the of containment building, safety of the containment building could be threatened.

• Resources Recycling
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• v.33 no.1
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• pp.15-21
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• 2024

The demand for electric vehicles powered by lithium-ion batteries is continuously increasing. Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries will be necessary in the future. This research investigated the effect of reaction temperature on the lithium recovery ratio from hydrogen reduction followed by water leaching from lithium-ion battery NCM-based cathode materials. As the reaction temperature increased, the weight loss ratio observed after initiation increased rapidly owing to hydrogen reduction of NiO and CoO; at the same time, the H₂O amount generated increased. Above 602 ℃, the anode materials Ni and Co were reduced and existed in the metallic phases. As the hydrogen reduction temperature was increased, the Li recovery ratio also increased; at 704 ℃ and above, the Li recovery ratio reached a maximum of approximately 92%. Therefore, it is expected that Li can be selectively recovered by hydrogen reduction as a waste lithium-ion battery pretreatment, and the residue can be reprocessed to efficiently separate and recover valuable metals.