• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.587-593
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• 2023

This research project focused on the production of hydrogen through ammonia decomposition reactions while investigating how the reactivity of this process varies when employing different catalysts. Several metal oxide supports (Al₂O₃, La₂O₃, CeO₂) were utilized as catalysts, with active metals from both the transition metal group (Co, Ni, Fe, Cr, Cu) and the noble metal group (Ru, Rh, Pd, Pt) impregnated onto these supports. Furthermore, the study examined how the reactivity evolves with changes in reaction temperature when employing the prepared catalysts. Additionally, the research delved into the distinctive activation energies associated with each of the catalysts. In this research, In the noble metal catalyst system, the order of high activity for ammonia decomposition reaction to produce hydrogen is Ru > Rh > Pt ≈ Pd. In the transition metal catalyst system, the order of high activity is Co > Ni > Fe > Cr > Cu.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.723-732
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• 2022

Cracking ammonia inside solid oxide fuel cell (SOFC) stack is a compact and simple way. To prevent sharp temperature fluctuation and increase cell efficiency, the decomposition reaction should be spread on whole cell area. This leading to a question that, how does anode thickness affect the conversion rate of ammonia and the cell voltage? Since the 0D model of SOFC is useful for system level simulation, how accurate is it to use equilibrium solver for internal ammonia cracking reaction? The 1D model of ammonia fed SOFC was used to simulate the diffusion and reaction of ammonia inside the anode electrode, then the partial pressure of hydrogen and steam at triple phase boundary was used for cell voltage calculation. The result shows that, the ammonia conversion rate increases and reaches saturated value as anode thickness increase, and the saturated thickness is bigger for lower operating temperature. The similar cell voltage between 1D and 0D models can be reached with NH₃ conversion rate above 90%. The 0D model and 1D model of SOFC showed similar conversion rate at temperature over 750℃.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.620-629
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• 2022

가열 속도, 몰 공간속도, 질화반응온도 등 다양한 실험 조건을 변화하며 바나디움 산화물과 암모니아와의 승온 질화반응을 통하여 바나디움 산화질화물을 제조하여 특성분석을 수행하였으며 제조된 바나디움 산화질화물 상에서 암모니아 분해반응의 촉매 활성을 검토하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 N₂ 흡착분석, X-선 회절분석(XRD), 수소 승온환원(H₂-TPR), 산소 존재 하 승온산화 (TPO), 암모니아 탈착 (NH₃-TPD), 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. 340 ℃에서 5 m² g^-1의 낮은 비표면적을 갖는 V₂O₅의 환원에 의하여 V₂O₃ 으로의 변환은 미세 기공 형성에 의해 115 m² g^-1 높은 비표면적 값을 보여주었으며 그 이상의 질화반응 온도가 증가함에 따라 소결현상에 의해 지속적인 비표면적의 감소를 초래하였다. 비표면적에 가장 큰 영향을 미치는 질화반응 변수는 반응온도였으며, 단일 상의 VN_xO_y의 x + y 값은 질화반응온도가 증가함에 따라 1.5에서 1.0으로 근접하였으며 680 ℃의 높은 반응온도에서 입방 격자상수 a는 VN 값에 근접하였다. 본 실험 조건 중에 질화반응온도가 가장 높았던 680 ℃에서 암모니아 전환율은 93%로 나타났으며 비활성화는 관찰되지 않았다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.199-207
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• 2015

Solid materials of ammonia sources with SCR have been considered for the application of lean NOx reduction in automobile industry, to overcome complex problems of liquid urea based SCR. These solid materials produce ammonia gas directly with proper heating and can be packaged by compact size, because of high volumetric ammonia density. Among ammonium salts and metal ammine chlorides, calcium ammine chloride was focused on this paper due to low decomposition temperature. In order to make calcium ammine chloride in lab-scale, simple reactor and glove box was designed and built with ammonium gas tank, regulator, and sensors. Basic test conditions of charging ammonia gas to anhydrous calcium chloride are chosen from equilibrium vapor pressure by Van't Hoff plot based on thermodynamic properties of materials. Synthetic method of calcium ammine chloride were studied for different durations, temperatures, and pressures with proper ammonia gas charged, as a respect of ammonia gas adsorption rate(%) from simple weight calculations which were confirmed by IC. Also, lab-made calcium ammine chloride were analyzed by TGA and DSC to clarify decomposition step in the equations of chemical reaction. To understand material characteristics for lab-made calcium ammine chloride, DA, XRD and FT-IR analysis were performed with published data of literature. From analytical results, water content in lab-made calcium ammine chloride can be discovered and new test procedures of water removal were proposed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.358-363
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• 2013

순수한 리튬-암모니아(Li-$NH_3$) 솔루션의 생성은 진공 상태에서 가능하지만, 고효율 열전전력을 얻기 위한 안정적이고 신뢰성 있는 분해에 대한 문제가 아직 남아있다. 본 논문은 Li-$NH_3$ 솔루션의 열전변환 효율을 향상시키기 위한 새로운 방법을 다루었다. 제안된 방법은 Li-$NH_3$ 솔루션의 합성과 분해를 위해 'U' 형태의 파이렉스 진공 튜브를 사용하였다. 튜브 상부에는 기존 'U' 형태의 파이렉스 진공 튜브의 두 다리를 연결하는 기체의 이동통로가 있는데, 이는 고온부(Hot side)에서 분해가 진행될 때 $NH_3$ 기화에 따른 양단의 내부압력 불균형을 방지하는 역할을 한다. 열전 실험결과, 'U' 형태 튜브 속에서 솔루션 반응은 기존 'U' 형태에 비해 매우 안정적이고 효율적으로 이루어졌으며, 결과적으로 열전변환 효율이 향상됨을 보였다. 또한, 제안 방식은 장시간에 걸친 고효율 열전 발전을 위해 튜브 속에서 합성과 분해가 순환되는 가역반응을 제공함이 입증되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.806-812
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• 2008

귀금속촉매 존재하에서 암모니아 전환반응은 배가스내의 암모니아를 처리하는데 중요한 기술이다. 과잉용액 함침법을 이용하여 $Pt-Rh/Al_2O_3$, $Pt-Rh/TiO_2$, $Pt-Rh/ZrO_2$, $Pt-Pd/Al_2O_3$, $Pd-Rh/Al_2O_3$, $Pd-Rh/TiO_2$, $Pd-Rh/ZrO_2$, $Pt-Pd-Rh/Al_2O_3$, $Pd/Ga-Al_2O_3$, $Rh/Ga-Al_2O_3$, 그리고 $Ru/Ga-Al_2O_3$의 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매는 1/4"의 반응기에 $10,000{\sim}50,000hr^{-1}$의 공간속도 조건하에서 촉매활성능 실험을 수행하였다. 암모니아의 초기농도는 2,000 ppm (나머지는 공기)으로 유지하였다. $T_{50}$는 암모니아 전환율이 50%일 때를 나타내는 온도를, $T_{90}$은 90%의 전환율일 때의 온도를 나타낸다. 알루미나를 담지체로 사용했을때의 $T_{50}$와 $T_{90}$은 다른 담체를 사용했을때의 $T_{50}$와 $T_{90}$보다 훨씬 낮았다. Pd-Rh촉매의 경우 $Al_2O_3$를 담체로 사용하였을 때 $ZrO_2$나 $TiO_2$보다 저온 활성이 우수하게 나타났다. 황산화물의 피독실험 결과 본 연구에서는 최종적으로 $Pt-Rh/Al_2O_3$ 촉매가 다른 촉매에 비하여 우수함을 보였다. 실험결과 Pt-Rh가 암모니아 전환공정에서 유용한 촉매라는 사실을 알 수 있다.

• 한국분말재료학회지
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• 제15권2호
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• pp.148-155
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• 2008

Nano magnetite particles have been prepared by two step reaction consisting of urea hydrolysis and ammonia addition at certain ranges of pH. Three different concentrations of aqueous solution of ferric ($Fe^{3+}$) and ferrous ($Fe^{2+}$) chloride (0.3 M-0.6 M, and 0.9 M) were mixed with 4 M urea solution and heated to induce the urea hydrolysis. Upon reaching at a certain pre-determined pH (around 4.7), 1 M ammonia solution were poured into the heated reaction vessels. In order to understand the relationship between the concentration of the starting solution and the final size of magnetite, in-situ pH measurements and quenching experiments were simultaneous conducted. The changes in the concentration of starting solution resulted in the difference of the threshold time for pH uprise, from I hour to 3 hours, during which the akaganeite (${\beta}$-FeOOH) particles nucleated and grew. Through the quenching experiment, it was confirmed that controlling the size of ${\beta}$-FeOOH and the attaining a proper driving force for the reaction of ${\beta}$-FeOOH and $Fe^{2+}$ ion to give $Fe_3O_4$ are important process variables for the synthesis of uniform magnetite nanoparticles.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.159-168
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• 2022

MoO₃ 비율을 10-50 중량비로 변화하여 제조한 Mo-Al 복합 산화물 상에서 소성 후 승온 질화반응을 통하여 얻은 Mo-Al 질화물 상에서 암모니아 분해반응에서의 촉매 활성을 검토하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 N₂ 흡착분석, X-선 회절분석(XRD), X-선 광전자분석법(XPS), 수소 승온환원(H₂-TPR), 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. 600 ℃에서 소성 후 Mo-Al 복합산화물은 γ-Al₂O₃와 Al₂(MoO₄)₃ 결정상을 나타냈으며 질화반응 후의 질화물은 비정형 형태를 보여주었다. 질화반응 후의 비표면적은 MoO₃의 위상전환반응에 의해 Mo 질화물 형성으로 인해 증가하였으며, Mo 질화물이 γ-Al₂O₃에 담지된 형태를 보여주었다. 암모니아 분해반응에서의 촉매 활성은 40 wt% MoO₃가 가장 좋은 활성을 보여주었고, 질화반응 시간이 증가함에 따라 활성이 증가하였으며 이에 따라 활성화에너지 감소 효과를 나타냈다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권2호
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• pp.74-79
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• 2010

The synthesis and reactivities of molybdenum carbide crystallites were examined in this study. Especially, the effect of synthesis conditions were scrutinized on the preparation of molybdenum carbide crystallites. In order to perform this purpose, various characterization techniques such as BET surface area and oxygen uptake measurements were employed for the synthesized molybdenum carbide crystallites. First of all, the molybdenum carbide crystallites were synthesized using molybdenum oxide crystallites and methane gas or methane-hydrogen mixture. The experimental results showed that BET surface areas ranged from $7.4m^2/g$ to $31m^2/g$ and oxygen uptake values varied from $8.1{\mu}mol/g$ to $24.3{\mu}mol/g$. The Mo compounds were found to be active for ammonia decomposition reaction. Even though there are some molybdenum carbide crystallites that were exceeded by Pt/$Al_2O_3$ crystallite, the steady state reactivities for other molybdenum carbide crystallites were comparable to or even higher than that determined for the Pt/$Al_2O_3$ crystallite. These results implied that molybdenum carbide crystallites could be one of the promising crystallites that might be substitutes for Pt-like noble metal crystallites in the petroleum processes.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.452-454
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• 2012

본 논문에서는 열분해 및 촉매반응의 의한 Hydrazine의 Ammonia 전환율을 연구하였다. 원자력발전소 2차 계통은 물/증기 순환계통으로 기기 및 배관의 부식을 억제하고, 증기발생기(Steam Generator, SG)의 부식생성물 유입을 최소하기 위해 전휘발성처리법(All Volatile Treatment, AVT)을 적용하여 계통수의 pH를 약염기성으로 유지하고 있다. 또한 Hydrazine을 이용하여 계통수의 용존산소제거 및 환원성 분위기를 유지하고 있다. 현재 사용되는 AVT는 대부분 단일 아민(Ammine)으로 계통 전 영역에서 pHt를 약염기성으로 유지하기 어렵다. 따라서 복합 아민을 이용하여 단일 아민의 상호단점을 보완한 수처리법을 적용해야한다. 하지만 복합 아민을 적용할 경우 추가 아민 주입설비, 설치부지, 시설유지보수 및 관리가 요구되므로 기존 주입약품을 이용하여 아민을 공급할 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Hydrazine의 열분해 및 촉매반응을 이용한 Ammonia 전환율을 조사하였다.