The butane decomposition over the catalyst is an attractive method for the hydrogen production. The objective of the work was investigated the catalysis of carbon black in butane decomposition reaction. The Butane decomposition was performed over carbon black catalyst in a range of $500-1100^{\circ}C$. The butane conversion of thermal decomposition and catalytic decomposition were increased with increasing the reaction temperature The butane conversion of the thermal decomposition was higher than the butane conversion of the catalytic decomposition. Hydrogen and methane were mostly observed in the butane decomposition over $1000^{\circ}C$. Especially, the hydrogen yield was steadily increased with raising the reaction temperature, It could be known that the hydrogen yield of the catalytic decomposition was higher than one of the thermal cracking because the hydrogen productivity was improved by the catalyst. The deactivation of the catalyst was not observed in the reactivity test. The surface and crystalline of the fresh and used catalysts were characterized by TEM, BET surface area and XRD analysis, respectively. The fresh carbon black particles had mostly smoothly round-shaped surfaces. In the surface of the carbon black after the reaction, the deposited carbon was formed as the protrusion-shaped carbon and the cone-shaped. The proper peaks of carbon black appeared in XRD analysis.
Kim, Chong-Min;Lee, Youn-Wha;Kim, Man-Young;Kim, Hyung-Gon;Hong, Dong-Jin;Cho, Ju-Hyeong;Kim, Han-Seok;Ahn, Kook-Young
Proceedings of the KSME Conference
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2008.11b
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pp.3049-3052
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2008
MCFC(molten carbonate fuel cell) power generation system is prime candidate for the utilization of fossil based fuels to generate ultra clean power with a high efficiency. In the MCFC power plant system, a combustor performs a role to supply high temperature mixture gases for cathode and heat for reformer by using the stack off-gas of the anode which includes a high concentration of $H_2O$ and $CO_2$. Since a combustor needs to be operated in a very lean condition and to avoid excessive local heating, catalytic combustor is usually used. The catalytic combustion is accomplished by the catalytic chemical reaction between fuel and oxidizer at catalyst surface, different from conventional combustion. In this study, a mathematical model for the prediction of internal flow and catalytic combustion characteristics in the catalytic combustor adopted in the MCFC power plant system is suggested by using the numerical methods. The numerical simulation models are then implemented into the commercial CFD code. After verifying result by comparing with the experimental data and calibrated kinetic parameters of catalytic combustion reaction, a numerical simulation is performed to investigate the variation of flow and combustion characteristics by changing such various parameters as inlet configuration and inlet temperature. The result show that the catalytic combustion can be effectively improved for most of the case by using the perforated plate and subsequent stable catalytic combustion is expected.
Kim, Min-Sung;Chung, Sang-Ho;Lee, Myung Suk;Lee, Dae-Won;Lee, Kwan-Young
Clean Technology
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v.19
no.1
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pp.65-72
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2013
In this study, we investigated the activity of Pd and Cu co-incorporated on mesoporous silica support such as MCM-41 and SBA-15 for catalytic nitrate reduction in water. In pure hydrogen flow, nitrate concentration was gradually decreased with the reaction time, but nitrogen selectivity was too low due to very high pH of reaction medium after the reaction. In order to acquire high nitrogen selectivity, we utilized carbon dioxide as a pH buffer, which resulted in higher nitrogen selectivity (about 40%). For the above reaction conditions, Pd-Cu/MCM-41 showed better performance than Pd-Cu/SBA-15. The physicochemical properties of both catalysts were investigated to figure out the relationship between the characteristics of the catalysts and the catalytic activity on the catalytic nitrate reduction by $N_2$ adsoprtion-desorption, X-ray diffraction (XRD), $H_2$-temperature programmed reduction, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques.
Reaction characteristics and catalytic activities on reverse water gas shift (RWGS) reaction over $Pt/TiO_2$ catalyst and Pt based catalysts added promoters were investigated. It was confirmed that RWGS reaction activity was affected by the kind of supports and active metals and the $Pt/TiO_2$ catalyst showed the highest catalytic activity. From various inlet $CO_2$ concentration tests and also the evaluation of thermodynamic equilibrium conversion, the catalytic activity of $Pt/TiO_2$ catalyst could be evaluated objectively and it was found to be higher than that of commercial catalysts. The catalytic activity could increase by adding Ca and Na as promoters. The XPS analysis revealed that the catalytic activity is closely correlated with the electron density of surface active sites.
Jo Wan-Kuen;Lee Joon-Yeob;Kang Jung-Hwan;Shin Seung-Ho;Kwon Ki-Dong;Kim Mo-Geun
Journal of Environmental Science International
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v.15
no.7
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pp.635-642
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2006
Present study evaluated the low-temperature destruction of n-hexane and benzene using mesh-type transition-metal platinum(Pt)/stainless steel(SS) catalyst. The parameters tested for the evaluation of catalytic destruction efficiencies of the two volatile organic compounds(VOC) included input concentration, reaction time, reaction temperature, and surface area of catalyst. It was found that the input concentration affected the destruction efficiencies of n-hexane and benzene, but that this input-concentration effect depended upon VOC type. The destruction efficiencies increased as the reaction time increased, but they were similar between two reaction times for benzene(50 and 60 sec), thereby suggesting that high temperatures are not always proper for thermal destruction of VOCs, when considering the destruction efficiency and operation costs of thermal catalytic system together. Similar to the effects of the input concentration on destruction efficiency of VOCs, the reaction temperature influenced the destruction efficiencies of n-hexane and benzene, but this temperature effect depended upon VOC type. As expected, the destruction efficiencies of n-hexane increased as the surface area of catalyst, but for benzene, the increase rate was not significant, thereby suggesting that similar to the effects of the re- action temperature on destruction efficiency of VOCs, high catalyst surface areas are not always proper for economical thermal destruction of VOCs. Depending upon the inlet concentrations and reaction temperatures, almost 100% of both n-hexane and benzene could be destructed, The current results also suggested that when applying the mesh type transition Metal Pt/SS catalyst for the better catalytic pyrolysis of VOC, VOC type should be considered, along with reaction temperature, surface area of catalyst, reaction time and input concentration.
In this paper, the methodology of life-cycle assessment was applied to an ethanol production process based on catalytic reaction. The environmental performance of the process was quantified and compared with that of the fermentation process. The purpose of the assessment was to develop design guidelines for the environmentally better ethanol production. The assessment was carried only on the stages of raw material acquisition through ethanol manufacture since it was assumed that ethanol from two processes had the same environmental impacts through its use and discard. The inventory analysis of the catalytic process resulted in that carbon dioxide from methanol production was the major environmental impact. The impact assessment showed that the fermentation process was environmentally better than the catalytic one. Suggestions for environmental improvement of the catalytic process were prepared based on the assessment results.
This paper provides a general overview of surface catalytic recombination in hypersonic flow. The surface catalytic recombination phenomena is elaborated in terms of its general overview and numerical modeling associated with it. The general overview of the surface catalytic recombination phenomena describes the elementary surface reactions for the surface catalytic and the role of the surface catalytic recombination efficiency in the heat transfer determination. In the numerical modeling, the surface catalytic recombination is described based on the stagnation-point boundary layer analysis, and finite-rate surface reaction modeling. Throughout this overview manuscript, a general understanding of this phenomena is obtained and can be used as foundation for deeper application with the numerical computational fluid dynamics (CFD) flow solver to estimate the surface heat transfer in the hypersonic vehicles.
Solvent-free direct preparation of dichloropropanol (DCP) from glycerol (by-product of bio-diesel production) and hydrochloric acid gas was carried out over acetin catalyst in a gas-liquid batch reactor. For this purpose, acetin mixture and triacetin were used as a homogeneous acetin catalyst. Performance in the acetin-catalyzed reaction was compared to that in the non-catalytic reaction under the same reaction conditions ($110^{\circ}C$, 3 bar, 3 h). Conversion of glycerol in the acetin-catalyzed reactions was ca. 3% higher than that in the non-catalytic reaction, and selectivity for dichloropropanol in the acetin-catalyzed reactions was ca. 50% higher than that in the non-catalytic reaction. It was also revealed that the catalytic performance of triacetin was ca. 2% higher than that of acetic mixture.
The $CO_2-CH_4$ reaction catalyzed by Ni/silicon wafers was kinetically studied by using a photoacoustic technique. The catalytic reaction was performed at various partial pressures of $CO_2$ and $CH_4$ (50 Torr total pressure of $CO_2/CH_4/N_2$) in the temperature range of 500 - $650^{\circ}C$ in a static reactor system. The photoacoustic signal that varied with the $CO_2$ concentration during the catalytic reaction was recorded as a function of time. Under the reaction conditions, the $CO_2$ photoacoustic measurements showed the as-prepared Ni thin film sample to be inactive for the reaction, while the $CO_2/CH_4$ reactions carried out in the presence of the sample pre-treated in $H_2$ at $600^{\circ}C$ were associated with significant time-dependent changes in the $CO_2$ photoacoustic signal. The rate of $CO_2$ disappearance was measured from the $CO_2$ photoacoustic signal data in the early reaction period of 50 - 150 sec to obtain precise kinetic data. The apparent activation energy for $CO_2$ consumption was determined to be 6.9 kcal/mol from the $CO_2$ disappearance rates. The partial reaction orders, determined from the $CO_2$ disappearance rates measured at various $PCO{_2}'S$ and $PCH{_4}'S$ at $600^{\circ}C$, were determined to be 0.33 for $CH_4$ and 0.63 for $CO_2$, respectively. Kinetic data obtained in these measurements were compared with previous works and were discussed to construct a catalytic reaction mechanism for the $CO_2-CH_4$ reaction over Ni/silicon wafer at low pressures.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.11
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pp.870-877
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2008
Numerical analysis is applied to model Pt-catalyzed reaction in a micro-scale combustor fueled by butane. The reaction constants of catalytic oxidation are determined from plug flow model with the experimental data. Orders of magnitude between the chemical reaction rate and the mass transfer rate are carefully compared to reveal which mechanism plays a dominant role in the total fuel conversion rate. For various conditions of fuel flow rate and surface temperature, the profiles of Sherwood number are investigated to study the characteristics of the mass transport phenomena in the micro-tube combustor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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