Shim, Jae-Goo;Lee, Dong Woog;Lee, Ji Hyun;Kwak, No-Sang
Environmental Engineering Research
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v.21
no.3
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pp.297-303
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2016
Global warming due to greenhouse gases is an issue of great concern today. Fossil fuel power plants, especially coal-fired thermal power plants, are a major source of carbon dioxide emission. In this work, carbon capture and utilization using sodium hydroxide was studied experimentally. Application for flue gas of a coal-fired power plant is considered. Carbon dioxide, reacting with an aqueous solution of sodium hydroxide, could be converted to sodium bicarbonate ($NaHCO_3$). A bench-scale unit of a reactor system was designed for this experiment. The capture scale of the reactor system was 2 kg of carbon dioxide per day. The detailed operational condition could be determined. The purity of produced sodium bicarbonate was above 97% and the absorption rate of $CO_2$ was above 95% through the experiment using this reactor system. The results obtained in this experiment contain useful information for the construction and operation of a commercial-scale plant. Through this experiment, the possibility of carbon capture for coal power plants using sodium hydroxide could be confirmed.
Dae-Hyeon Kim;Sung-Jun Lee;Dong-Gyu Ahn;Chang-Lae Kim
Transactions of Materials Processing
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v.33
no.4
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pp.261-269
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2024
This study aimed to optimize the MIL-53 metal-organic framework coatings for enhanced durability in carbon dioxide capture applications. We synthesized MIL-53 powders using a hydrothermal method and deposited them on stainless-steel substrates by spin coating at various speeds, ranging from 300 to 2,000 rpm. The microstructure, surface properties, and tribological characteristics of the coatings were analyzed systematically. The results indicated that the spin speed significantly impacted the coating uniformity and defect formation. Coatings prepared at moderate speeds of 500 to 1,000 rpm exhibited optimal thickness and density, resulting in superior wear resistance. The tribological tests revealed that the coatings prepared at 700 to 1000 rpm had the lowest wear rates. These findings offer valuable insights for the development of durable MOF-based coatings for carbon dioxide capture and other applications requiring long-term stability under mechanical stress.
Climate changes including environmental disasters after reckless industrialization have been globally witnessed. Considerable attention on the imminent need for developing CCS(Carbon dioxide Capture and Storage) methodologies to minimize the emission thus has been given. Chemical absorption is particularly regarded important because of its commercial availability and applicability to large scale plants. This paper addresses recent trends of chemical absorption technologies and the need for the further research on the topic from the perspective of process systems engineering(PSE).
CCS(Carbon Dioxide Capture and Storage) is considered as the most effective counterplan in the mitigation of climate change. Even though the risk of leakage of $CO_2$ stored in the geologic formation is very low, the public is expected to disagree with the initiation of a CCS project without proper management plans ensuring the safety. In this study, recognition of laypeople were surveyed about CCS, climate change, characteristics of carbon dioxide, storage concepts, ground pressure, the impact of carbon dioxide, and carbon dioxide for leakage. Thereafter the factors that could affect to recognition of CCS were analyzed by regression analysis. A survey was carried out to find out the public understanding and awareness about climate change and CCS. It is the purpose of this study to propose appropriate risk management strategies based on the findings from the survey.
The reaction of carbon dioxide with the amine-based absorbents which have various substituents in the molecule was described. In the case of MEA which is a representative primary amine, the absorption reaction was proceeded very fast while the regeneration reaction was took place slowly due to the strong bond strength between the absorbent and carbon dioxide. The more substituents on N atom of the absorbent, the slower the absorption reaction between carbon dioxide and the absorbent, which in turn causes faster the regeneration rate from the reaction intermediate, carbamate.
Interests in fuel cell based power generation systems are on the steady rise owing to various advantages such as high efficiency, ultra low emission, and potential to achieve a very high efficiency by a synergistic combination with conventional heat engines. In this study, the performance of a hybrid system which combined a molten carbonate fuel cell (MCFC) and an indirectly fired micro gas turbine adopting carbon dioxide capture technologies was predicted. Commercialized 2.5 MW class MCFC system was used as the based system so that the result of this study could reflect practicality. Three types of ambient pressure hybrid systems were devised: one adopting post-combustion capture and two adopting oxy-combustion capture. One of the oxy-combustion based system is configured as a semi-closed type, while the other is an open cycle type. The post-combustion based system exhibited higher net power output and efficiency than the oxy-combustion based systems. However, the semi-closed system using oxy-combustion has the advantage of capturing almost all carbon dioxide.
The existence of active material in the environment causes the small-scale systems to be sensitive to the actual environment. Carbon dioxide is one of the active materials that exists a lot in the air conditions of the living environment. However, in some applications, the carbon dioxide-coated is used to improve the performance of systems against the destructive factors such as the corrosion; nevertheless, in the current research, the stability analysis of a carbon dioxide capture mechanism-coated beam is investigated according to the mathematical simulation of a rectangular composite beam utilizing the modified couple stress theory. The composite mechanism of carbon dioxide trapping is made of a polyacrylonitrile substrate that supports a cross-link polydimethylsiloxane gutter layer as the carbon dioxide mechanism trapping. Three novel types of carbon dioxide trapping mechanism involving methacrylate, poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, and three pedant methacrylates are considered, which were introduced by Fu et al. (2016). Finally, according to introducing the methodology of carbon dioxide (CO2) trapping, the impact of various effective parameters on the stability of composite beams will be analyzed in detail.
Carbon dioxide Capture and Storage/Sequestration (CCS) technology has attracted attention as an ideal method for most carbon dioxide reduction needs. When the collected carbon dioxide is transported to storage via pipelines, the direct transport is made if the storage is close, otherwise it can also be transported via an intermediate storage hub. Determining the number and the location of the intermediate storage hubs is an important problem. A decision-making algorithm using a mathematical model for solving the problem requires considerably more variables and constraints to describe the multi-objective decision, but the computational complexity of the problem increases and it also does not guarantee the optimality. This research proposes an algorithm to determine the location and the number of the intermediate storage hub and develop a simulator for the connection network of the carbon dioxide emission site. The simulator also provides the course of transportation of the carbon dioxide. As a case study, this model is applied to Korea.
Ahn, Hae Young;Park, Cheol Woo;Park, Hee Mun;Song, Ji Hyeon
International Journal of Highway Engineering
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v.17
no.2
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pp.99-105
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2015
PURPOSES: In this study, alkali-activated blast-furnace slag (AABFS) was investigated to determine its capacity to absorb carbon dioxide and to demonstrate the feasibility of its use as an alternative to ordinary Portland cement (OPC). In addition, this study was performed to evaluate the influence of the alkali-activator concentration on the absorption capacity and physicochemical characteristics. METHODS: To determine the characteristics of the AABFS as a function of the activator concentration, blast-furnace slag was activated by using calcium hydroxide at mass ratios ranging from 6 to 24%. The AABFS pastes were used to evaluate the carbon dioxide absorption capacity and rate, while the OPC paste was tested under the same conditions for comparison. The changes in the surface morphology and chemical composition before and after the carbon dioxide absorption were analyzed by using SEM and XRF. RESULTS: At an activator concentration of 24%, the AABFS absorbed approximately 42g of carbon dioxide per mass of paste. Meanwhile, the amount of carbon dioxide absorbed onto the OPC was minimal at the same activator concentration, indicating that the AABFS actively absorbed carbon dioxide as a result of the carbonation reaction on its surface. However, the carbon dioxide absorption capacity and rate decreased as the activator concentration increased, because a high concentration of the activator promoted a hydration reaction and formed a dense internal structure, which was confirmed by SEM analysis. The results of the XRF analyses showed that the CaO ratio increased after the carbon dioxide absorption. CONCLUSIONS : The experimental results confirmed that the AABFS was capable of absorbing large amounts of carbon dioxide, suggesting that it can be used as a dry absorbent for carbon capture and sequestration and as a feasible alternative to OPC. In the formation of AABFS, the activator concentration affected the hydration reaction and changed the surface and internal structure, resulting in changes to the carbon dioxide absorption capacity and rate. Accordingly, the activator ratio should be carefully selected to enhance not only the carbon capture capacity but also the physicochemical characteristics of the geopolymer.
At present, global warming and depletion of fossil fuels have been one of the big issues which should be solved for sustainable development in the future. CCS (carbon capture and sequestration) technology as the post $CO_2$ reduction technology has been considered as a promising solution for global warming due to increased carbon emission. However, the environmental and ecological effects of CCS have drawn concerns. There are needs for noble post reduction technology. More recently, CCU (carbon capture and utilization) Technology, which emphasizes transforming carbon dioxide into value-added chemicals rather than storing it, has been attracted attentions in terms of preventing global warming and recycling the renewable carbon source. In this paper, various technologies developed for carbon dioxide conversion both in gas and liquid phase have been reviewed. For the thermochemical catalysis in gas phase, the development of the catalytic system which can be performed at mild condition and the separation and purification technology with low energy supply is required. For the photochemical conversion in liquid phase, efficient photosensitizers and photocatalysts should be developed, and the photoelectrochemical systems which can utilize solar and electric energy simultaneously are also in development for more efficient carbon dioxide conversion. The energy needed in CCU must be renewable or unutilized one. CCU will be a key connection technology between renewable energy and bio industry development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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