• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.402-408
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• 2015

In D-T fusion reaction, $D_2$ (duterium) and $T_2$(tritium) are used as fuel gas. The exhaust gas of nuclear fusion includes hydrogen isotopes $Q_2$ (Q means H, D or T), tritiated components ($CQ_4$ and $Q_2O$), CO, $CO_2$, etc. All of hydrogen isotopes should be recovered before released to the atmosphere. This study focused on the recovery of hydrogen isotopes from $CQ_4$ and $Q_2O$. Two kinds of experiments were conducted to investigate the catalytic reaction characteristics of SMR (Steam Methane Reforming) and WGS (Water Gas Shift) reactions using Pt catalyst. First test was performed to convert $CH_4$ into $H_2$ using 6% $CH_4$, 6% CO/Ar feed gas. In the other test, 100% CO gas was used to convert $H_2O$ into $H_2$ at various reaction conditions (reaction temperature, S/C ratio, GHSV). As a result of the first test, $CH_4$ and CO conversion were 41.6%, 57.8% respectively at $600^{\circ}C$, S/C ratio 3, GHSV $2000hr^{-1}$. And CO conversion was 72% at $400^{\circ}C$, S/C ratio 0.95, GHSV $333hr^{-1}$ in the second test.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.871-877
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• 2018

전 세계적으로 재생에너지의 비율이 증가함에 따라, 재생에너지로부터 생산되는 불연속적이고 간헐적인 에너지 저장 문제가 주목을 받고 있다. 다양한 에너지 저장 시스템(ESS) 중에서 $CO_2$ 메탄화 기술은 타 시스템에 비해 높은 저장 용량과 저장 기간으로 각광 받고 있다. $CO_2$ 메탄화 반응은 발열반응이며, 촉매가 낮은 온도 범위($250-500^{\circ}C$)에서 높은 활성 및 메탄 선택도를 갖는다. 기존의 고정층 방식에 비하여 유동층 반응기는 높은 열전달 특성으로 인해 발열반응에 적합하며, 열전달과 물질 전달이 유리한 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는, 촉매 특성 평가를 위해 기포유동층 반응기(Diameter: 0.025 m, Height: 0.35 m)와 $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ (Ni 70% and ${\gamma}-Al_2O_3$ 30%) 촉매를 사용하였다. 반응 조건은 $H_2/CO_2$ mole ratio: 4.0-6.0, 조업온도 $300-420^{\circ}C$, 조업 압력 1-9 bar 및 $U_o/U_{mf}$ 1-5이었다. 생성 가스의 조성은 NDIR를 통해 분석하였으며, $CO_2$ 전환율은 $H_2/CO_2$ ratio, 압력, 온도가 증가함에 따라 높아지는 경향을 보였다. 이에 반해 가스유속이 빨라질수록 $CO_2$ 전환율은 떨어졌다. 최적의 운전 조건은 $H_2/CO_2$ ratio: 5, 조업온도 $400^{\circ}C$, 조업 압력 9 bar 및 $1.4-3U_{mf}$이었으며 이 때 $CO_2$ 전환율은 99.6%로 나타났다. 본 실험 촉매의 경우 장기 운전 시 촉매 성능 저하가 없이 $CO_2$ 전환율이 일정하게 유지하는 것을 확인하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제30권2호
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• pp.325-345
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• 2021

본 논문은 원전 비중 축소와 신재생발전 비율 확대를 핵심 내용으로 하는 에너지 전환 정책의 잠재적 성과를 실증적으로 평가하고 그 파급효과를 분석하고자 한다. 발전산업을 대상으로 에너지원 간 수요가격탄력성을 측정하여 그 대체 여부 및 정도를 조사한 후, 원전과 신재생발전 비중 확대 시 CO₂ 발생량 변화를 추산한다. 원자력과 신재생에너지의 암묵가격을 산출하여 두 에너지원간 전력생산의 잠재적 비용을 비교하고, 원전 혹은 신재생발전을 각각 늘릴 경우 전력공급가격에 미치는 파급효과에 대한 시뮬레이션 분석을 실시한다. 원자력과 신재생에너지는 서로 보완적인 것으로 측정되었다. 원전 확대가 신재생발전을 늘리는 것보다 CO₂ 감축하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 2002~2016년 기간에 걸쳐 대부분 연도에서 원전 확대의 전력공급가격 파급효과는 대체로 신재생발전보다 높게 추산되었으며 변동 폭은 상대적으로 크게 나타났다.

• Advances in Energy Research
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• 제8권4호
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• pp.265-273
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• 2022

In this study, a product gas yield and carbon conversion were measured during the coal pyrolysis. The pyrolysis process occurred under two different atmospheres such as subcritical (45 bar, 10℃) and supercritical CO₂ condition (80 bar, 35℃). Under the same pressure (80 bar), the atmosphere temperature increased from 35℃ to 45℃ to further examine temperature effect on the pyrolysis at supercritical CO₂ condition. For all three cases, a power input supplied to heating wire placed below coal bed was controlled to make coal bed temperature constant. The phase change of CO₂ atmosphere and subsequent pyrolysis behaviors of coal bed were observed using high-resolution camcorder. The pressure and temperature in the reactor were controlled by a CO₂ pump and heater. Then, the coal bed was heated by wire heater to proceed the pyrolysis under supercritical CO₂ condition.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권1호
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• pp.53-58
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• 2007

In the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene, CO2 could play a role as an oxidant to increase conversion of ethylbenzene and stability as well over TiO2-ZrO2 mixed oxide catalysts. TiO2-ZrO2 catalysts were prepared by co-precipitation method and were characterized by BET surface area, bulk density, X-ray diffraction, temperature programmed desorption of NH3 and CO2. These catalysts were found to be X-ray amorphous with enhanced surface areas and acid-base properties both in number and strength when compared to the respective oxides (TiO2 and CO2). These catalysts were found to be highly active (> 50% conversion), selective (> 98%) and catalytically stable (10 h of time-on-stream) at 600 oC for the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene. However, in the nitrogen stream, both activity and stability were rather lower than those in the stream with CO2. The TiO2-ZrO2 catalysts were catalytically superior to the simple oxide catalysts such as TiO2 and ZrO2. The synergistic effect of CO2 has clearly been observed in directing the product selectivity and prolonging catalytic activity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.265-272
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• 2023

목질계 바이오매스는 조성분간의 결합이 치밀하고 높은 함량의 리그닌을 포함하여 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 용매 중 테트라하이드로퓨란(THF)은 유기용매로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. THF는 가격이 저렴하고 다양한 반응 조건에서 선택적으로 리그닌을 제거하고 물 혹은 이온성 액체와 공용매로 사용된다. 수산화 나트륨(Sodium hydroxide)은 바이오매스 내 ether결합을 파괴하여 리그닌을 우선적으로 용해시키며 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 표면적을 확장시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 NaOH/THF 공용매 전처리 공정을 적용하여 효과적 리그닌을 제거를 위한 전처리 특성을 파악하고 후속 공정인 산촉매 전환 공정을 통해 최적의 레불린산 전환 수율을 얻었다. 전처리 공정은 NaOH/THF 공용매 비율을 16가지 부피 비율로 수행되었으며 반응조건은 180℃에서 60분으로 고정하였다. 최적의 공용매 조건은 NaOH(5 wt%)/THF 공용매 90:10(v/v%)이였으며 76.8% 글루칸을 수득과 함께 90.1%의 리그닌을 제거하였다. 전처리 후속 공정인 산촉매 전환 공정은 반응시간 30~90분, 반응온도 160~200 ℃로 수행하였을 때, 산촉매 전환 공정의 최적 조건은 180 ℃에서 반응시간 60분이었며, 이 때의 레불린산 전환수율은 84.7%이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.116-123
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• 2007

[ $La_{0.5}Ce_{0.5}Co_{1-x}Cu_xO_{3-{\alpha}}$ ](X=0, 0.1, 0.3, 0.5) perovskites were prepared by coprecipitation method at pH 7 or pH 11 and its catalytic activity of selective CO oxidation was investigated. The characteristics of these catalysts were analyzed by $N_2$ adsorption, X-ray diffraction(XRD), SEM, $O_2$-temperature programmed desorption(TPD). The pH value at a preparation step made effect on particle morphology. The smaller particle was obtained with a condition of pH 7. The better catalytic activity was observed using catalysts prepared at pH 7 than pH 11. The maximum CO conversion of 98% was observed over $La_{0.5}Ce_{0.5}Co_{0.7}Cu_{0.3}O_{3-{\alpha}}$ at $320^{\circ}C$. Below $200^{\circ}C$, the most active catalyst was $La_{0.5}Ce_{0.5}Co_{0.9}Cu_{0.1}O_{3-{\alpha}}$, of which conversion was 92% at $200^{\circ}C$. By the substitution of Cu, the evolution of ${\alpha}$-oxygen was remarkably enhanced regardless of pH value at preparation step according to $O_2$-TPD. Among the different ${\alpha}$-oxygen species, the oxygen species evolved between $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$, gave the better catalytic performance for selective CO oxidation including $La_{0.5}Ce_{0.5}CoO_3$ in which Cu was absent.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.323-327
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• 2020

이산화탄소 메탄화 공정 적용을 위해 저온에서 우수한 활성을 나타내는 Ni/CeO_2-X의 반응 특성을 조사하였다. 지지체인 CeO_2-X는 Ce(NO₃)₃를 400 ℃에서 열처리하여 획득하였으며, 촉매는 함침법으로 제조되었다. 실험의 운전 변수로써 반응기 내부 압력, 유입가스 중 산소, 메탄, 황화수소의 조성 및 반응 온도에 대하여 수행하였다. Ni/CeO_2-X를 이용한 이산화탄소 메탄화 반응에서 압력이 1 bar에서 3 bar로 증가함에 따라 CO₂ 전환율은 25% 이상 증가하였으며, 낮은 반응 온도에서 증가폭이 크게 나타났다. 유입가스 중 산소와 메탄은 촉매의 CO₂ 전환율을 최대 16, 4%씩 감소시켰으며, 산소와 메탄의 농도가 높아질수록 CO₂ 전환율의 감소율이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 황화수소는 촉매의 CO₂ 전환율을 최대 7% 감소시켰으며 촉매의 비활성화를 야기하였다. 본 연구의 결과들은 이산화탄소의 메탄화 공정 기초 자료로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.166-173
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• 2007

A numerical study was conducted to have the effect of $CO_2$ addition to fuel on the chemical reaction mechanism with the change of the initial concentration of $CO_2$ and the axial velocity gradient. From this study, it was found that there were two serious effects of $CO_2$ addition on a non-premixed flame ; a diluent effect by the reactive species reduction and chemical effect of the breakdown of $CO_2$ by the third-body collision and thermal dissociation. Especially, the chemical effect was serious at the lower velocity gradient of the axial flow. It was certain that the mole fraction profile of $CO_2$ was deflected and CO was increased with the initial concentration of $CO_2$. It was also ascertained that the breakdown of $CO_2$ would cause the increasing of CO mole fraction at the reaction region. It was also found that the addition of $CO_2$ did not alter the basic skeleton of $H_2-O_2$ reaction mechanism, but contributed to the formation and destruction of hydrocarbon products such as HCO. The conversion of CO was also suppressed and $CO_2$ played a role of a dilution in the reaction zone at the higher axial velocity gradient.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.316-321
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• 2010

본 연구에서는 고압조건에서 $SO_2$를 원소 황으로 전환하기 위한 촉매환원반응이 수행되었다. $SO_2$ 환원을 위한 촉매로 Sn-Zr계 금속복합산화물 촉매를 사용하였으며, 환원제로 CO가 사용되었다. 촉매환원반응성을 조사하기 위하여 반응온도, 반응물의 몰비([CO]/[$SO_2$]), 공간속도에 따른 $SO_2$ 전화율과 원소 황 수율 그리고 COS의 선택도를 상압조건과 20기압조건에서 비교되었다. 상압조건에서 $SO_2$ 전화율은 반응온도가 증가될수록 함께 증가되었으며, $CO/SO_2$ 몰비가 높을수록 증가되었다. 또한 $SO_2$ 전화율의 증가와 함께 COS의 선택도도 함께 증가되어, 원소 황 수율은 오히려 낮아졌다. 그러나 20 atm의 고압조건에서는 높은 $SO_2$ 전화율과 낮은 COS의 선택도가 얻어졌다. 이와 같은 결과는 높은 압력으로 인한 반응속도의 증가와 함께 생성된 원소 황이 응축되어 CO에 의한 COS 생성이 억제되었기 때문이라 판단된다. 이와 같은 결과로부터 $SO_2$ 촉매환원반응으로 높은 황 수율은 고압조건에서 더 유리하게 얻을 수 있다.