The reaction characteristics of Ni/CeO2-X which is highly efficient at a low temperature was investigated for an application to carbon dioxide methanation process. The CeO2-X support was obtained by the heat treatment of Ce(NO3)3 at 400 ℃ and the catalyst was prepared by impregnation process. The operating parameters of the experiment were the internal pressure of the reactor, the composition of oxygen, methane, and hydrogen sulfide in the inlet gas and the reaction temperature. When Ni/CeO2-X was used for the carbon dioxide methanation reaction, the CO2 conversion rate increased by more than 25% as the pressure increased from 1 to 3 bar. The increase was large at a low reaction temperature. When both oxygen and methane were in the inlet gas, the CO2 conversion rate of the catalyst decreased by up to 16 and 4%, respectively. As the concentration of oxygen and methane increased, the reduction rate of the CO2 conversion rate tended to increase. In addition, the hydrogen sulfide in the inlet gas reduced the CO2 conversion rate by up to 7% and caused catalyst deactivation. The results of this study will be useful as basic data for the carbon dioxide methanation process.
Park, Ji-Young;Lee, Tae-Ho;Oh, You-Kwan;Kim, Jun-Rae;Seol, Eun-Hee;Jung, Gyoo-Yeol;Kim, Mi-Sun;Park, Sung-Hoon
KSBB Journal
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v.20
no.6
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pp.458-463
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2005
[ $H_2$ ] from CO and water was continuously produced in a trickle bed reactor(TBR) using Citrobacter amalonaticus Y19. When the strain C. was cultivated in a stirred-tank reactor under a chemoheterotrophic and aerobic condition, the high final cell concentration of 13 g/L was obtained at 10 hr. When the culture was switched to an anaerobic condition with the continuous supply of gaseous CO, CO-dependent hydrogenase was fully induced and its hydrogen production activity approached 16 mmol/g cell/hr in 60 hr. The fully induced C. amalonaticus Y19 cells were circulated through a TBR packed with polyurethane foam, and the TBR was operated for more than 20 days for $H_2$ production. As gas retention time decreased or inlet CO partial pressure increased, $H_2$ production rate increased but the conversion from CO to $H_2$ decreased. The maximum $H_2$ production rate obtained was 16 mmol/L/hr at the gas retention time of 25 min and the CO inlet partial pressure of 0.4 atm. The high $H_2$ production rate was attributed to the high cell density in the liquid phase circulating the TBR as well as the high surface area of polyurethane foam used as packing material of the TBR.
Hydrogen town in Republic of Korea was established in 2013. Hydrogen as a byproduct produced by various processes of factories is used in hydrogen town facilities. As cell performance is affected by contaminations in fuel gas, various standards about impurities of fuel have been determined by many countries. This study shows performance degradation of single cell with impurities concentrations. Traces of carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide ($H_2S$)can cause considerable cell performance losses. For comparing the performances by poisoning of CO, acceleration test, I-V curve, constant current are performed. Both the CO and $H_2S$ poisoning rate are a function of their concentration. With the higher concentrations the higher poisoning rates are observed. And, it was confirmed that, oxidation behavior and side reaction generation are not affected. Under the lower $H_2S$ concentration condition, the poisoning rate is much higher than that of CO because of its different adsorption intensity. It can be possible that the result of this study can be used for enacting regulation as a baseline data.
After $MoS_2$ catalyst was prepared at 1, 30, and 70 atm, the hydrothermal pressure effect over preparation of $MoS_2$ was investigated in terms of catalyst characterization and direct methanation. Multifaceted characterization techniques such as XRD, BET, SEM, TPR, EDS, and XPS were used to analyze and investigate the effect of high pressure over the preparation of surface and bulk $MoS_2$ catalyst. Result from XRD, SEM, and BET demonstrated that $MoS_2$ was more dispersed as preparation pressure was increased, which resulted finer $MoS_2$ crystal size and higher surface area. EDS result confirmed that bulk composition was $MoS_2$ and XPS result showed that S/Mo mole ratio of surface was about 1.3. TPR showed that $MoS_2$ prepared at 30 atm possessed higher active surface sites than $MoS_2$ prepared at 1 atm and these sites could contribute to higher CO yield during methanation. Direct methanation was used to evaluate the CO conversion of the both catalysts prepared at 1 atm and 30 atm and reaction condition was at feed mole ratio of $H_2/CO=1$, GHSV=4800, 30 atm, temperature($^{\circ}C$) of 300, 350, 400, and 450. $MoS_2$ prepared at 30 atm showed more stable and higher CO conversion than $MoS_2$ prepared at 1 atm. Faster deactivation was occurred over $MoS_2$ prepared at 1 atm, which indicated that preparation pressure of $MoS_2$ catalyst was the dominant factor to improve the yield of direct methanation.
Park, Ho-Yong;Yoon, Sung-Hwan;Rho, Beom-Seok;Lee, Won-Ju;Choi, Jae-Hyuk
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.6
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pp.780-787
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2019
As a carbon-free, green growth alternative, internal and external interest in hydrogen energy and technology is growing. Hydrogen was added to co-axial methane, methane-propane, and methane-propane-ethane diffusion flames, which are the main ingredients of LNG, to evaluate its effect on flame formation and combustion products. The variation in combustion products produced by adding hydrogen gradually to diffusion pyrolysis at room temperature and normal pressure conditions was observed experimentally by using a gas analyzer, and the shape of diffusion pyrolysis was observed step by step using a digital camera. The experimental results showed that the production volume of nitrogen oxides tended to increase and became close to linear as hydrogen was added to the diffusion pyrotechnic. This is because the relatively high temperature of heat insulation and fast combustion speed of hydrogen facilitated the production of thermal NOx. On the other hand, CO2 production tended to decrease as hydrogen was added to reduce the overall carbon ratio contained in the mixed diffusion flame of methane, methane-propane, and methane-ethane-propane. This means that the mixed fuel use of LNG-hydrogen in ships may potentially reduce emissions of CO2, a greenhouse gas.
In this study, we consider gas generation characteristics on pyrolysis of eco-fuel which were made by mixing of Pitch Pine and Lauan sawdust as biomass and polyethylene, polypropylene, polystyrene as municipal plastic wastes with catalyst in fixed bed reactor. From the result of higher heating value(HHV) measurement and of ultimate analysis, the heating value of plastic wastes and a hydrogen content in plastic sample are higher than biomass. An activation energy was reduced by a catalyst addition. However the catalyst content influence over 5 wt% was insignificant. The yield of hydrogen from gasification of biomass containing plastic wastes such as polyethylene, polypropylene and polystyrene were obtained higher than that of sole biomass. The high temperature and mixture ratio of catalyst conditions induced to high hydrogen yield in most of the samples. As the influence of catalyst, the hydrogen yield by catalytic reaction was higher than non-catalytic reaction. We confirmed that Ni-$ZrO_2$ catalyst is more active in increasing the hydrogen yield in comparison with that of carbonate catalyst. The maximum hydrogen yield was 65.9 vol.%(Pitch Pine / polypropylene / 20 wt.% Ni-$ZrO_2$(1:9) at $900^{\circ}C$).
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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2010.04a
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pp.192-192
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2010
현재 산업과 과학의 발달로 인한 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기시켜, 이의 해결을 위한 청정 신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C 비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 황, 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet (미송)에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(이하 SBR) 조건에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 저온 (700, $800^{\circ}C$)에서는 SBR=1에서는 수소의 수율이 증가하였으나 SBR=2, 3에서 감소하는 것을 보였다. 하지만 $900^{\circ}C$에서는 SBR이 증가 할수록 수소의 수율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 볼륨비로 나타내었을 경우 $H_2/CO(vol/vol)$의 경우 $900^{\circ}C$, SBR=3에서 0.73%로 water gas shift reaction이 가장 잘 일어난 것을 확인했고, $H_2/CH_4(vol/vol)$의 경우 마찬가지로 위의 조건과 동일조건에서 2.59%로 steam reforming이 가장 잘 일어난 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 본 실험에서는 $900^{\circ}C$, SBR=3인 경우에 가장 높은 수소수율을 얻을 수 있으며, 이때 수소의 수율은 32.7 Vol%였다.
0.5wt% Ru/$\alpha-Al_2O_3$ catalysts are prepared by deposition-precipitation method for the preferential CO oxidation In order to investigate the effect of pH on the Ru dispersion and particle size, the pH of precursor solution is adjusted to between 5.5 and 9.5. 0.5wt% Ru/$\alpha-Al_2O_3$ catalyst prepared at the pH of 6.5 has high Ru dispersion of 17.9% and small particle size of 7.7nm. In addition, 0.5wt% Ru/$\alpha-Al_2O_3$ catalyst prepared at the pH 6.5 is easily reduced at low temperatures below $150^{\circ}C$ due to high dispersion of $RuO_2$ particle and shows high CO conversion over 90% in the wide temperature range between $100^{\circ}C$ and $160^{\circ}C$. Moreover, the deposition-precipitation is a feasible method to improve the Ru dispersion as compared to the impregnation method. The 0.5wt% Ru/$\alpha-Al_2O_3$ catalyst prepared by deposition-precipitation exhibits higher CO conversion than 0.5wt% Ru/$\alpha-Al_2O_3$ catalysts prepared by impregnation due to higher metal dispersion and better reducibility at low temperature.
The spinel $Li{Mn_2}{O_4}$ catalysts for $CO_2$ decomposition were synthesized by a sol-gel method using manganese acetate and lithium hydroxide as starting materials through drying at $150^{\circ}C$ for 12 hrs under oxygen atmosphere followed by heat treatment at $480^{\circ}C$ for 12 hrs. The synthesized $Li{Mn_2}{O_4}$ were reduced by hydrogen for 3 hrs at various temperatures and the decomposition rate of carbon dioxide was investigated at 300, 325, 350, 375 and $400^{\circ}C$ using the $Li{Mn_2}{O_4}$ reduced by hydrogen gases. As a result of experiment, the optimum temperature of hydrogen reduction and $CO_2$ decomposition was shown $350^{\circ}C$. The physicochemical properties of the spinel $Li{Mn_2}{O_4}$ the reduced $Li{Mn_2}{O_4}$ and the $Li{Mn_2}{O_4}$ after $CO_2$ decomposition were examined with XRD, SEM and TGA.
Yoon, Sang Jun;Lee, Jae Goo;Ra, Ho Won;Seo, Myung Won
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.24
no.4
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pp.340-346
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2013
Study on clean and efficient utilization technology for low rank coal with high moisture content is actively ongoing due to limited reserves of petroleum and of high grade coal and serious climate change caused by fossil fuel usage. In the present study, supercritical water gasification of low rank coal was performed. With increasing reaction temperature, content of combustible gases such as $H_2$ and $CH_4$ in the syngas increased while the $CO_2$ content decreased. As the reaction pressure increased from 210 to 300 bar, the $CO_2$ content in the syngas increased while the hydrocarbon gas content decreased. The $H_2$ and $CH_4$ content in the syngas increased slightly with pressure. With the addition of Pd, Pt, and Ru catalysts, it was possible to improve the production of $H_2$. Moreover, the increase of active metal content in the catalyst increased the $H_2$ productivity. The Ru catalyst shows the best performance for increasing the $H_2$ content in the syngas, while decreasing the $CO_2$ content.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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