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공상준,남석우,한종희,임태훈,홍성안 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.1
오늘날 화석에너지의 고갈과 지구온난화에 의한 심각한 기상이변으로 새로운 형태의 에너지 발생장치의 개발이 시급히 요구되고 있다. 연료전지는 연료가 갖고 있는 화학적 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전장치로, 에너지 고갈 및 환경 문제의 해결뿐만 아니라 기존 장치에 비하여 발전 효율이 높아서 지난 수십 년간 여러 형태의 연료전지들이 지속적으로 연구되어 왔다. 이중 고체산화물 연료전지는 작동 온도가 높고 더욱이 전지의 구성요소가 모두 고체상태라는 이점으로 ``제3세대 연료전지``로 불리며, 연료로는 메탄, 메탄올, 에탄올 등에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 고체산화물 연료전지용 연료프로세서를 자체 제작하고 운전특성을 조사하였으며, 연료로는 이론적으로 가장 높은 효율이 기대되는 메탄을 사용하였다. 연료프로세서의 시동은 연료인 메탄의 제자리(in-situ) 연소열을 이용하여 예열한 후, 공급기체 조성을 완전연소 조건에서 개질 조건으로 바꾸어 공급하여 조업을 수행하였다. 촉매는 세리아와 미량의 백금이 담지된 디스크 형태의 니켈-크롬 촉매를 사용하였고, 반응은 초기의 O2/CH4비와 수증기 공급유무, 그리고 공급기체의 총 유량을 달리하여 운전성능을 평가하였다. 이 결과는 1kW급SOFC시스템에 장착될 천연가스 연료프로세서의 제작 및 운전 조건의 최적화, 공정 효율의 개선 및 SOFC 시스템의 콤팩트화를 위한 엔지니어링 설계 기초 자료 확보를 위한 성능평가 실험의 일부이다.
공업화학 , 촉매 / 반응공학 : 제자리 연소에 의한 열공급을 통한 메탄의 CO2 개질
공상준(Sang Jun Kong),정태섭(Tae Sup Chung),이상진(Sang Jin Lee),윤기준(Ki June Yoon) 한국화학공학회 2002 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.40 No.1
In this work, CH_4 combustion-CO_2 reforming was investigated. In this reaction system, CO_2 reforming which is an endothermic reaction occurs together with CH_4 combustion which is an exothermic reaction and thus it is anticipated that the temperature lowering of the catalyst bed would be alleviated. The catalytic actions of Pt, Ni and Ce supported on Al_2O_3 were investigated, and Pt was found to be a very active catalyst for the combustion of the methane as well as for CO_2 reforming and steam reforming of methane. It was shown that the sequence of impregnation of the catalyst constituents affected the activity significantly. In the CH_4 combustion-CO_2 reforming it is inferred that the combustion occurs in the first place and the CO_2 reforming as well as steam reforming follow it. Among the catalysts tested, a Ce-Ni-Pt/Al_2O_3 catalyst showed the best result: at the CH_4:O_2:CO_2 feed ration of 20:5:10 and at 800℃, 93% of CO_2 removal and 98% of CO yield were obtained. As the feed rates of CH_4 and O_2 increased, the methane conversion and CO_2 removal ratio were decreased but the lowering of the catalyst bed temperature was not reduced significantly contrary to the expectation. When the extent of CO_2 removal was high, it was observed that the measured bed temperature was lower by 10-30℃ than that when no reaction occurred.