• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제29권8호
• /
• pp.1609-1612
• /
• 2008

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.581-586
• /
• 2023

As the development of alternative energy is required due to the depletion of fossil fuels, interest in the use of hydrogen energy is increasing. Hydrogen is a promising clean energy source with high energy density and can lead to the application of environmentally friendly technologies. However, due to difficulties in production, storage, and transportation that prevent the application of hydrogen-based eco-friendly technology, research on reforming reactions using dimethyl ether (DME) is being conducted. Unlike other hydrocarbons, DME is attracting attention as a hydrogen carrier because it has excellent storage stability and transportability, and there is no C-C bond in the molecule. The reaction between DME and steam is one of the reforming processes with the highest hydrogen yield in theory at a temperature lower than that of other hydrocarbons. In this study, a hydrogen reforming device using DME was developed and a catalyst prepared by supporting Cu in alumina was put into a reactor to find optimal hydrogen production conditions for supplying hydrogen to fuel cells while changing reaction temperature (300-500℃), pressure (5-10 bar), and steam/carbon ratio (3:1 to 5:1).

• 청정기술
• /
• 제29권3호
• /
• pp.163-171
• /
• 2023

최근 탄소중립을 위한 청정에너지로 주목받고 있는 수소는 기존에 화석연료의 수증기 개질 반응을 통한 생산에 의존해왔다. 하지만, 이산화탄소의 방출로 인한 한계가 있어 바이오매스 유래 바이오오일의 수증기 개질 반응이 대안으로 제안되고 있다. 바이오오일의 큰 분자량과 다양한 작용기를 가진 탄화수소들이 섞여 있는 복잡성으로 인해 Ni/Al₂O₃ 개질 촉매의 비활성화되는 문제가 발생해 니켈계 촉매의 개선이 필요하다. 본 총설에서는 바이오오일의 수증기 개질 반응에 이용되는 니켈계 촉매의 개선을 활성상, 담체 및 조촉매의 관점에서 정리했다. 활성상은 고분자의 탄화수소들의 C-C, C-H 결합을 끊어 분해 및 전환하고, 귀금속 및 전이금속이 활용될 수 있다. 담체 및 조촉매는 격자산소를 이용하거나 산점을 억제해 촉매의 비활성화의 주요원인인 탄소 침적을 억제하는 방식으로 촉매를 개선할 수 있다. 바이오오일에 기반한 청정수소 생산에 있어 우수한 성능의 개질 촉매 개발은 중요한 역할을 할 것이다.

• 청정기술
• /
• 제30권1호
• /
• pp.37-46
• /
• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제34권7호
• /
• pp.2073-2080
• /
• 2013

In this study the effects of adding alkaline-earth (IIA) metal oxides to NiZr-loaded Zeolite Y catalysts were investigated on hydrogen rich production by ethanol steam reforming (ESR). Four kinds of alkaline-earth metal (Mg, Ca, Sr, or Ba) oxides of 3.0% by weight were loaded between the $Ni_6Zr_4O_{14}$ main catalytic species and the microporous Zeolite Y support. The characterizations of these catalysts were examined by XRD, TEM, $H_2$-TPR, $NH_3$-TPD, and XPS. Catalytic performances during ESR were found to depend on the basicity of the added alkaline-earth metal oxides and $H_2$ production and ethanol conversion were maximized to 82% and 98% respectively in 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MgO/70Zeolite Y catalyst at $600^{\circ}C$. Many carbon deposits and carbon nano fibers were seen on the surface of $30Ni_6Zr_4O_{14}$/70Zeolite Y catalyst but lesser amounts were observed on alkaline-earth metal oxide-loaded 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MO/70Zeolite Y catalysts in TEM photos after ESR. This study demonstrates that hydrogen yields from ESR are closely related to the acidities of catalysts and that alkaline-earth metal oxides reduce the acidities of 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MO/70Zeolite Y catalysts and promote hydrogen evolution by preventing progression to hydrocarbons.