• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권1호
• /
• pp.75-81
• /
• 2012

고온의 동축류 공기와 수소가 함유된 메탄 연료제트에서 자발화된 층류 부상화염의 특성을 실험적으로 조사하였다. 그 결과로 순수 메탄 제트에서 자발화되는 경계 온도인 920 K 를 초과하는 초기 온도에서 메탄/수소 혼합기의 자발화된 부상화염은 연료 몰분율에 따라 삼지화염 또는 마일드 연소를 보였고, 제트속도에 따라 부상화염의 높이가 증가하는 전형적인 특성을 보였다. 소량의 수소가 첨가된 부상화염의 높이는 메탄의 경우와 유사하게 단열적 점화지연시간의 2 승에 대한 의존성이 유지되었다. 반면에, 초기 온도가 920 K 미만인 경우에서 화염은 수소의 점화 촉진에 의해서 자발화 되었다. 그리고 제트속도가 증가함에 따라 자발화된 부상화염의 높이는 비선형적으로 감소하는 독특한 특성을 보였으며, 수소의 선호확산이 그 현상에 대해서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제13권6호
• /
• pp.1215-1222
• /
• 1989

본 논문의 목적은 공기 유동장내에 가스분류의 거동을 조사하고 실용 가스 기관의 설계시에 필요한 기초적 데이타를 제공하고자 하는데 있다.본 연구와 관련 된 후래의 연구를 보면 자문등은 열선농도프로브를 사용하여 정상분류중의 농도측정을 행하였고, 분류내의 내부구조를 상세히 조사하였다. 특히, 종래에는 일정하게 보였 던 분류코아 부의 농도변동값의 경향을 구체적으로 나타내었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2001년도 제23회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.90-96
• /
• 2001

Catalytic ignition of $H_2/O_2/CO_2$ mixtures over platinum catalyst is experimentally investigated by using microcalorimetry. For comparison, $N_2$ and Ar is also used as diluent gas. The gas mixture flows toward platinum foil heated by electric current at atmosphere pressure and ambient temperature. The ignition temperature range 350-445K according to the fuel ratio, dilution ratio and diluent gas. It increases as the fuel ratio and dilution ratio increase. $H_2/O_2$ mixture with $CO_2$ ignites at higher temperature than with other diluents by 30-50K. Several experimental evidences show the inhibition effects of $CO_2$ in $H_2-O_2$ heterogeneous reaction is considerable

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.224.2-224.2
• /
• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• 전기화학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.71-77
• /
• 2014

이차전지에서 충전이나 방전시 발생하는 수소-산소 혼합기체의 재결합반응용 촉매들의 성능을 측정하고 모델식을 정립 및 해석하여 실험값과 비교하였다. 전기분해셀을 이용하여 수소-산소 혼합기체를 발생시켰으며 고정층 촉매 반응기를 사용하여 촉매의 성능을 측정하였다. 생성된 물의 양과 전기 분해셀에서 감소된 전해질 양의 비인 수율은 전해셀내 전해질인 KOH의 농도 및 인가전류의 크기가 커질수록 증가함을 보였으며 촉매 1의 성능이 가장 우수하였고 수율은 60%이하의 값을 보였다. 이론적인 패러데이 법칙을 이용하여 계산된 패러데이 수율은 촉매 1의 경우 거의 최대 100%에 가까운 수율도 보여주었다. 여러 촉매들은 유량속도에 따라 물의 생성량의 범위가 5-40 g/day인 성능을 보여주었다. 준균질 촉매 반응기 모델식으로 해석한 결과 반응기 내부의 가장 뜨거운 부분은 유량속도가 커질수록 출구 쪽으로 이동하고 온도는 $440-480^{\circ}K$ 사이였으며 점화온도에는 못 미치는 것으로 나타났다. 반응기 출구에서의 평균 수소농도로부터 계산한 물의 생성량을 실험값과 비교한 결과 유량속도가 약 $0.5cm^3/sec$이하인 경우 모델 결과와 부합됨을 알 수 있었으나 그 이상의 유량속도에서는 차이가 남을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.78-84
• /
• 2005

환형 노즐을 갖는 불화중수소 화학레이저 시스템에서 레이저빔 발진은 불소 원자와 중수소 분자의 혼합을 통해서 얻어진다. 초음속 연소기에서 연료의 분사각이 성능에 큰 영향을 미친다는 연구에 근거하여, 혼합률을 증진시키기 위한 연구로서 주유동과 일정각을 가지고 분사되는 중수소의 불소 원자와의 혼합률 증진에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 중요 결과로서 중수소 분사각(10, 20, 40도)이 커짐에 따라서 최대 소신호 광학이득계수와 레이저 공동내의 압력이 상승하게 된다. 또한, 광학이득계수와 공동압력의 관점에서 불화중수소 화학레이저 발진을 위한 최대 성능은 20~40도 사이의 중수소 분사각에서 나타난다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.276-282
• /
• 2008

The effects of hydrogen enrichment to methane have been investigated with swirl-stabilized premixed hydrogen-enriched methane flame in a laboratory-scale pre-mixed combustor. The hydrogen-enriched methane fuel and air were mixed in a pre-mixer and introduced to the combustor through different degrees of swirl vanes. The flame characteristics were examined for different amount of hydrogen addition to the methane fuel and different swirl strengths. The hydrogen addition effects and swirl intensity on the combustion characteristics of pre-mixed methane flames were examined using micro-thermocouple, particle image velocity meter (PIV) and chemiluminescence techniques to provide information about flow field. The results show that the flame area increases at upstream of reaction zone because of increase in ignition energy from recirculation flow for increase in swirl intensity. The flame area is also increased at the downstream zone by recirculation flow because of increase in swirl intensity which results in higher centrifugal force. The higher combustibility of hydrogen makes reaction faster, raises the temperature of reaction zone and expands the reaction zone, consequently recirculation flow to reaction zone is reduced. The temperature of reaction zone increases with hydrogen addition even though the adiabatic flame temperature of the mixture gas decreases with increase in the amount of hydrogen addition in this experiment condition because the higher combustibility of hydrogen reduces the cooler recirculation flow to the reaction zone.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.593-600
• /
• 2019

The combustion characteristics of methane/hydrogen pre-mixed flame have been investigated with swirl stabilized flame in a laboratory-scale pre-mixed combustor with constant heat load of 5.81 kW. Hydrogen/methane fuel and air were mixed in a pre-mixer and introduced to the combustor through a burner nozzle with different degrees of swirl angle. The effects of hydrogen addition and swirl intensity on the combustion characteristics of pre-mixed methane flames were examined using particle image velocimetry (PIV), micro-thermocouples, various optical interference filters and gas analyzers to provide information about flow velocity, temperature distributions, and species concentrations of the reaction field. The results show that higher swirl intensity creates more recirculation flow, which reduces the temperature of the reaction zone and, consequently, reduces the thermal NO production. The distributions of flame radicals (OH, CH, C₂) are dependent more on the swirl intensity than the percentage of hydrogen added to methane fuel. The NO concentration at the upper part of the reaction zone is increased with an increase in hydrogen content in the fuel mixture because higher combustibility of hydrogen assists to promote faster chemical reaction, enabling more expansion of the gases at the upper part of the reaction zone, which reduces the recirculation flow. The CO concentration in the reaction zone is reduced with an increase in hydrogen content because the amount of C content is relatively decreased.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.780-787
• /
• 2019

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

• 공업화학
• /
• 제35권2호
• /
• pp.107-114
• /
• 2024

피치계 활성탄의 수율 향상을 위해 열분해유와 콜타르를 혼합하여 피치를 합성하고, 합성된 피치를 물리적 활성화하여 활성탄을 제조하였다. 피치는 콜타르를 열분해유 대비 0~20%로 달리하여, 380~420 ℃에서 3 h 반응하여 합성하였다. 합성된 피치는 80~260 ℃ 사이의 연화점을 가졌고, 10~40% 범위의 수율을 나타냈다. 모든 합성온도에서 콜타르 혼합비율이 증가할수록 수율이 증가하고, 연화점이 감소함을 확인하였다. 합성된 피치 중 연화점이 230~260 ℃ 사이의 피치를 선정하여 물성을 고찰하였다. 열분해유만으로 제조된 피치에 비해 콜타르가 함유된 피치가 저비점에서 휘발분이 많고, 잔탄량이 높았다. 이는 콜타르와 열분해유의 조성에 따른 차이로, 방향족 성분이 많은 콜타르와 지방족 성분이 많은 열분해유의 영향임을 확인하였다. 선정된 피치를 관형 반응기에서 950 ℃까지 승온하고, 1 h 동안 수증기로 물리적 활성화하였다. 콜타르가 포함된 활성탄이 열분해유만으로 제조된 활성탄에 비해 높은 수율과 미세기공율을 나타냈다. 본 연구에서는 피치 원료 혼합에 의한 활성탄 수율 증가 효과를 확인하고, 콜타르 혼합 비율에 따른 물리적 활성화 특성을 고찰하였다.