• 공업화학
• /
• 제25권2호
• /
• pp.204-208
• /
• 2014

본 연구는 1차원 반응기 모델을 이용한 수치 시뮬레이션을 통해 수소투과량, 수소선택도, 사용된 촉매의 양, 급송흐름에서의 $H_2O/CO$ 조성비 및 Ar sweep gas가 막반응기(membrane reactor)에서의 수성가스전이반응의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 막반응기에서 평형상태보다 향상된 수소수율을 얻기 위해선 적어도 100 이상의 수소선택도를 가져야 함이 관찰되었으며, 수소투과량이 계속 증가될 경우에는 수소수율의 증가폭이 점차 감소됨이 보였다. 낮은 수소투과량의 경우에는 촉매량이 증가할수록 초기엔 증가된 CO 전환율을 보이다가 점차 그 증가폭이 감소되었으며, 높은 수소투과량의 경우에는 촉매의 양과 무관하게 높은 CO 전환율이 관찰되었다. 급송흐름에서의 $H_2O/CO$ 조성비가 1.5 이상인 경우엔 수소투과량이 막반응기에서의 CO 전환율에 미치는 영향이 미미하였고, 막반응기에서 평형상태보다 향상된 CO 전환율을 얻기 위해선 적어도 $6.7{\times}10^{-6}mol\;s^{-1}$ 의 Ar 몰유속이 필요함이 밝혀졌다.

• 멤브레인
• /
• 제31권6호
• /
• pp.456-470
• /
• 2021

본 연구에서는 비용매 유도 상분리법을 이용하여 폴리에테르이미드 계열의 중공사형 분리막을 제조하였다. 제조된 중공사막의 모폴로지 조절을 위해 첨가제로는 THF, Ethanol, LiNO₃를 사용하였다. 또한 높은 수소분리막의 개발을 위해 모폴로지와 기체투과성능을 특성평가를 통해 방사조건을 최적화하였다. 그 결과 THF의 함량이 증가할수록 수소/이산화탄소 선택도가 증가하였다. 하지만 trade-off 관계로 인하여 투과율은 감소하였다. Ethanol을 첨가하였을 때는 finger-like 구조를 나타냈고, LINO₃를 첨가하였을 때 Sponge 구조를 보였다. 특히, PDMS 코팅층을 최적화한 중공사막의 경우, 투과율은 40 GPU, 수소/이산화탄소 선택도는 5.6을 나타냈다.

• 청정기술
• /
• 제20권4호
• /
• pp.425-432
• /
• 2014

이 논문은 촉매막반응기(catalytic membrane reactor)에서의 중요한 두 요소인 수소선택도와 수소투과량 및 Ar sweep 유량과 압력이 수성가스전이반응의 성능에 미치는 영향에 대하여 1차원 반응기모델과 반응속도식에 근거한 연구결과를 나타내고 있다. 연소전 이산화탄소 포집의 한 방법으로서, 촉매막반응기를 사용하여 원통부분에서는 고압/고농도의 이산화탄소를 관부분에서는 고순도의 수소를 동시에 얻을 수 있는지에 대한 가능성을 검토하였다. 또한, 고농도의 이산화탄소와 고순도의 수소를 동시에 얻기 위해 필요한 수소투과량, 수소선택도, Ar sweep 유량 및 압력에 대한 지침을 나타내었다. 그 결과 $1{\times}10^{-8}molm^{-2}s^{-1}Pa^{-1}$의 수소투과량과 10000의 수소선택도를 가진 막을 장착한 촉매막반응기에서는 8 atm의 압력과 $6.7{\times}10^{-4}mols^{-1}$의 Ar sweep 유량의 조건하에서 약 90%의 농도를 가진 이산화탄소와 100%의 순도를 가진 수소가 동시에 얻어짐이 밝혀졌다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제7권5호
• /
• pp.669-677
• /
• 1998

A porous $\alpha$-alumina tube of 2.5 mm O.D. and 1.9 mm I.D. was used as the support of an inorganic membrane. Macropores of the tube, about 150 nm in size, were plugged with silica formed by thermal decomposition of tetraethylorthosilicate at $600^{\circ}C$. The forced cross-flow CVD method that reactant was evacuated through the porous wall of the support was very effective in plugging macropores. The H$_2$ permeance of the prepared membrane was of the order of $10^{-8}/ molㆍs^{-1}/ㆍm^{-2}/. Pa{-1}$/, while the $N_2$ permeance was below $10^{-11}/ molㆍs^{-1}/ㆍm^{-2}/ㆍPa^{-1}$/ at $600^{\circ}C$. This was comparable to that of silica-modified Vycor glass whose size was 4 nm.

• 멤브레인
• /
• 제20권3호
• /
• pp.210-216
• /
• 2010

IS (요오드-황)프로세스의 HI 분해반응 공정에서의 적용을 목적으로 지르코니아 코팅 지지체를 이용하여 CVD법에 의해 수소분리막을 제작하였으며, 분리막으로서의 가능성을 평가하였다. 제작한 막의 형상 및 Si의 분포를 파악하기 위해 SEM 및 EPMA를 이용하여 분석하였다. 지르코니아를 코팅한 지지체를 이용하여 제작한 막에 Zr-Si-O층이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 제작한 막의 수소와 질소가스의 단일 성분 투과속도를 $300{\sim}600^{\circ}C$에서 측정하였다. $600^{\circ}C$에서 Z-1막에서의 수소투과속도는 $1{\times}10^{-7}\;mol{\cdot}Pa^{-1}{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$를 나타냈다. 질소에 대한 수소의 선택성은 Z-1 막에서 5.0, Z-2막에서 5.75를 나타냈다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.243-248
• /
• 2004

A palladium-nikel(Pd-Ni) alloy composite membrane has been fabricated on microporous nickel support formed with nickel powder. Plasma surface treatment process is introduced as pre-treatment process instead of HCI activation. Pd coating layer was prepared by dc magnetron sputtering deposition after $H_2$ plasma surface treatment. Palladium-nickel alloy composite layer had a fairly uniform and dense surface morphology. The membrane was characterized by permeation experiments with hydrogen and nitrogen gases at temperature of 773 K and pressure of 2.2psi. The hydrogen permeance was 6 ml/minㆍ$\textrm{cm}^2$ㆍatm and the selectivity was 120 for hydrogen/nitrogen($H_2$/$N_2$) mixing gases at 773 K.

• 한국표면공학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.289-295
• /
• 2004

A dense palladium-nikel (Pd-Ni) alloy composite membrane has been fabricated on microporous nickel support mixed with submicron/micron nickel powder instead of mesoporous stainless steel support. Plasma treatment process is introduced as pre-treatment process instead of HCI activation. Pd-Ni alloy composite membrane prepared by electro plating was fairly a uniform and dense surface morphology. The membrane was characterized by permeation experiments with hydrogen and nitrogen gases at temperature 773 K and pressure 2.2 psi. The results showed that hydrogen ($H_2$) permeance was 27 ml/$\textrm{cm}^2$ㆍatmㆍmin and hydrogen/ nitrogen ($_H2$$N_2$) selectivity was 8 at 773 K.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권1호
• /
• pp.66-70
• /
• 2005

IS 프로세스의 HI 분해 반응에서의 적용을 위해 고분자재료(폴리이미드)를 이용하여 탄화 막을 제작하고, 이 탄화막에 SiO를 처리함으로써 SiC 막을 제작하였다. 폴리이미드의 탄화에 의한 중량 감소는 약 50% 정도이고, 탄화 온도가 증가할수록 중량감소도 증가하였다. 탄화막은 탄화온도가 상승하면 가스 투과속도가 감소하고 막의 치밀화가 진행되었다. SiC 막은 SiO의 처리 농도가 증가하면 가스 투과 속도는 증가하고, 기체 투과 메커니즘은 활성화에너지 흐름에서 Knudsen 흐름으로 변화한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.451-453
• /
• 2013

Porous ceramic membranes consisting of $Ce_{1-x}Y_xO_{2-{\delta}}$ were developed for hydrogen permeation tests. Various amounts (x = 0, 0.05, 0.1, 0.2) of yttrium were doped to ceria to study the effect of yttrium doping on ceria membranes on various properties, including hydrogen permeability. $Ce_{1-x}Y_xO_{2-{\delta}}$ powder was synthesized by the sol-gel method. These membranes were fabricated by pressing and sintering at $1300^{\circ}C$ for 6 h. As the amount of yttrium increased, the grain size of the membrane decreased. Hydrogen permeability was improved as the yttrium content increased. Selective permeability of hydrogen compared to CO is explained by electric conductivity. As the temperature rose, both the hydrogen perm-selectivity and electric conductivity on $Ce_{0.8}Y_{0.2}O_{1.9}$ improved.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.495-497
• /
• 2013

SiC-$Y_2O_3$ porous composites were fabricated using $Y_2O_3$ powders synthesized by sol-gel process to control physical and thermo-chemical properties. $Y_2O_3$ powders were mixed with SiC powders by co-pressing with HPCS (hydridopolycarbosilane) binder at moderate temperature. The properties of membranes were characterized by XRD, FE-SEM, and BET surface analysis. Hydrogen permeability was performed at various temperatures.