• 대한기계학회논문집B
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• 제32권7호
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• pp.558-565
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• 2008

Solid oxide fuel cell(SOFC) has a higher fuel flexibility than low temperature fuel cells, such as polymer electrolyte fuel cell(PEMFC) and phosphoric acid fuel cell(PAFC). SOFCs also use CO and $CH_4$ as a fuel, because SOFCs are hot enough to allow the CH4 steam reformation(SR) reaction and water-gas shift(WGS) reaction occur within the SOFC stack itself. Diesel is a good candidate for SOFC system fuel because diesel reformate gas include a higher degree of CO and $CH_4$ concentration than other hydrocarbon(methane, butane, etc.) reformate gas. Selection of catalyst for autothermalr reforming of diesel was performed in this paper, and characteristics of reforming performance between packed-bed and microchannel catalyst are compared for SOFC system. The mesh-typed microchannel catalyst also investigated for diesel ATR operation for 1kW-class SOFC system. 1kW-class diesel microchannel ATR was continuously operated about 30 hours and its reforming efficiency was achieved nearly 55%.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.1996-2000
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• 2008

In autothermal reforming reaction, oxygen to carbon ratio (OCR) and steam to carbon ratio (SCR) are significant factors, which control temperature and carbon deposition into the reactor. The OCR is more sensitive than the SCR to affect the temperature distribution and reforming efficiency. In conventional operation, hydrocarbon fuel, steam, and oxygen was homogeneously mixed and injected into the reactor in order to get hydrogen-rich gas. The temperature was abruptly raised due to fast oxidation reaction in the former part of the reactor. Deactivation of packed catalysts can be accelerated there. In the present study, therefore, the effect of the oxygen distribution is introduced and investigated to suppress the carbon deposition and to maintain the reactor in the mild operating temperature (e.g., $700{\sim}800^{\circ}C$). In order to investigate the effect numerically, the following models are adopted; heterogeneous reaction model and two-medium model for heat balance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.317-323
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• 2018

Solid oxide fuel cell (SOFC) operates at high temperature, therefor has the advantage of higher power generation and using exhaust heat than other fuel cells. In particular, the reforming reaction can be performed inside the SOFC stack to reduce the cooling of the stack and the burden on the reformer reactor. In this study, the reformer structure, operating characteristics, and thermal efficiency were evaluated for the optimization design of a heat exchanger type reformer of a 1 kW SOFC system.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권3호
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• pp.201-207
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• 2021

Ni-Cr-Al metal-foam-supported catalysts for steam methane reforming (SMR) are manufactured by applying a catalytic Ni/Al₂O₃ sol-gel coating to powder alloyed metallic foam. The structure, microstructure, mechanical stability, and hydrogen yield efficiency of the obtained catalysts are evaluated. The structural and microstructural characteristics show that the catalyst is well coated on the open-pore Ni-Cr-Al foam without cracks or spallation. The measured compressive yield strengths are 2-3 MPa at room temperature and 1.5-2.2 MPa at 750℃ regardless of sample size. The specimens exhibit a weight loss of up to 9-10% at elevated temperature owing to the spallation of the Ni/Al₂O₃ catalyst. However, the metal-foam-supported catalyst appears to have higher mechanical stability than ceramic pellet catalysts. In SMR simulations tests, a methane conversion ratio of up to 96% is obtained with a high hydrogen yield efficiency of 82%.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.404-411
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• 2023

바이오가스 직접 개질을 위해 플라즈마 방전영역을 확장할 수 있는 3상 글라이딩 아크 플라즈마 수소 추출기를 설계하고 스팀과 메탄의 부피 비율, 가스 유량, 플라즈마 입력 전력에 대해 개질 특성을 평가하여 운전 조건을 최적화했다. 수소생산효율은 플라즈마 에너지 밀도가 작을수록 증가하는 것으로 확인되었지만 C_XH_Y 혹은 carbon soot와 같은 촉매 내구성에 영향을 줄 수 있는 부산물들이 발생했다. 부산물 생성을 억제하기 위해 스팀과 메탄의 비율 혹은 플라즈마 에너지 밀도를 높여야 했고 플라즈마 개질기 최적 조건으로 스팀과 메탄의 비율을 3, 플라즈마 에너지 밀도를 5.5 ~ 6.0 kJ/L로 선정했다. 또한 플라즈마 개질기에서 발생하는 열이 반응가스를 500 ℃ 이상까지 올려줄 수 있어 바이오가스 버너의 연료사용량을 줄여 수소생산효율을 높일 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.323-330
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• 2017

Ash remaining after coal combustion was used as a catalyst support for tar steam reforming with various proportions of $Al_2O_3$ added for higher reforming efficiency. At a constant Ni content of 12 wt%, a coal ash and $Al_2O_3$ were mixed at a ratio of 5:5, 7:3, 9:1. As a result, the catalytic activity for toluene steam reforming was improved by adding $Al_2O_3$ at $500-600^{\circ}C$. The catalysts with ratio 7:3 and 5:5 reached toluene conversion of 100% above $700^{\circ}C$. When comparing the catalysts in which the coal ash and $Al_2O_3$ mixed at a ratio of 5:5 and 7:3 with the Ni/Al catalyst, it was concluded that this coal ash catalyst has efficient catalytic performance.

• 한국가스학회지
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• 제13권4호
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• pp.46-52
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• 2009

고유가 시대의 도래와 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대책으로 대체에너지 엔진 및 수소연료전지와 같은 새로운 연소 및 동력 기술에 대한 관심이 증대되고 있으나, 이러한 기술의 이용은 수소제조 및 공급 기반시설 구축이 선결되어야 하며 많은 투자가 요구된다. 수소를 내연기관에 활용하는 기술은 연료의 저장과 공급, 낮은 에너지 밀도 및 연소제어 등의 어려움이 있다. 그러나 화석연료로부터 합성연료를 제조하기 위한 중간단계로 생성되는 개질가스의 이용은 내연기관으로의 실시간 수소 공급을 가능하게 하고, 소량의 수소가 혼합연료 형태로 사용됨에 따라 연소특성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 다양한 연료들의 개질 특성을 이해함과 동시에 연료 개질기의 적용가능성 여부를 판단하고자 하였다. 연료별 최대의 수소수율을 얻을 수 있는 조건에서의 열역학적 개질효율과 수소수율을 관찰하였으며, 연료와 산화제의 촉매상에서의 체류시간에 대한 영향 및 연료/산화제 비율에 변화 시 최대 수소 수율을 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.560-567
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• 2016

본 연구에서는 $Ni/Al_2O_3$ 촉매의 수증기 개질반응 및 표면 특성을 조사하였다. 조촉매로써 선정된 Mo를 담지하여 제조한 Ni-Mo계 촉매를 Ni계 촉매와 반응활성 비교결과 효율증진 인자를 확인할 수 있다. $H_2$-TPR 및 XPS 분석을 통하여 효율이 저하되는 특성을 확인하였다. 수증기 개질반응 long run 실험 후 촉매표면에 침적된 carbon의 침적특성 및 결합구조, 기화특성을 확인하기 위하여 $O_2$-TPO 분석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 수증기 개질반응에서 Ni과 강한 상호작용으로 결합하여 촉매의 반응활성 저하를 일으키는 graphitic carbon 종 형성을 억제함으로 Ni-Mo계 촉매에서 내구성이 증진됨을 확인할 수 있다.

• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.186-190
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• 2009

본 연구는 수소제조를 위한 디메틸에테르 수증기 개질반응에 대한 열역학적 특성 분석을 목적으로 한다. 이를 위하여 온도(300~1500 K), 반응물 조성비(Steam/Carbon ratio = 1~7), 압력(1, 5, 10 기압) 등의 다양한 반응조건을 변화시키면서 열역학적 평형조성 및 효율 등을 조사하였다. 주어진 조건하에서 흡열반응인 개질반응과 발열반응인 수성가스 전환반응 및 메탄화반응간 경쟁특성을 확인하였으며, 반응온도 400 K를 지나면서 수소발생이 관찰되어 550 K를 지나면서 급격한 발생량의 증가를 확인하였다. 반응물 가운데 수증기의 비율을 증가시킬 경우 수성가스 전환반응이 촉진되어 일산화탄소 저감 및 수소발생 증가 거동을 나타내었다. 결과적으로 열역학적 효율감소를 최소화 하면서 수소발생량을 극대화 할 수 있는 조건은 반응온도 900 K 및 수증기 대 탄소간 비율이 3.0 이내의 범위에 해당하는 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.236-242
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• 2012

This study has been carried out the experiment for the possibility of biogas reforming using waste heat. The source of this waste heat is the exhaust gas from a small-sized gas engine generator. For recovering the waste heat, Two-stage heat exchanger is manufactured. The two-stage heat exchanger is composed of a heat exchanger for the exhaust gas and a heat exchanger for the water. This two-stage heat exchanger is used for reforming the biogas by means of on-site hydrogen production at the small-sized gas engine generator. The two-stage heat exchanger is coupled with the biogas reformer which is a kind of catalytic reformer. To confirm a heat recovery efficiency of the two-stage heat exchanger, temperature differences of inlet and outlet locations are measured. Also, the variations of syngas concentrations with various biogas flow rates are investigated. As a result using manufactured two-stage heat exchanger, the biogas can be reformed from waste heat recovery. This experiment suggests that the exhaust gas heat exchanger is available for reforming the biogas.