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전해수,이윤용,임종성,조정식,김재덕 한국화학공학회 1991 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.29 No.4
기상과 액상 모두를 계속해서 순환시키는 circulation type의 고압상평형장치를 이용하여, CO₂-C₂H_5OH-H₂O계에 대한 고압기액상평형실험을 313.2 K와 333.2 K에서 압력 (7.9 ㎫에서 18.5 ㎫까지)과 feed 에탄올농도(20 wt%에서 70 wt%까지 ; CO₂ free basis)를 변화시키면서 수행하였다. CO₂-C₂H_5OH-H₂O계의 고압상평형자료를 Adachi와 Sugie의 혼합규칙을 사용한 Patel-Teja식에 적용하여 상관시켜 본 결과 Wilson type의 혼합규칙, 그리고 Group Contribution Equation of State를 사용할 때보다 기액상평형을 잘 예측할 수 있었고, 본 실험자료와 만족할만한 상관결과를 얻을 수 있었지만, 분리계수나 분배계수의 거동에 대한 예측은 정확하게 표현하지 못하였다. High pressure vapor-liquid equilibria for CO₂-C₂H_5OH₂O system were measured at two temperatures of 313.2 K and 333.2 K using a circulation type of apparatus in which both vapor and liquid phase were continuously recirculated over a pressure range from 7.9 ㎫ to 18.5 ㎫. The ethanol concentration in feed varied from 20 wt% to 70 wt% (CO₂ free basis). The Patel-Teja Equation of State with Adachi-Sugie mixing rule predicted the experimental data better than the same equation of state with Wilson type mixing rule and Group Contribution Equation of State, but could not accurately represent the behavior of the separation factor and distribution coefficient.
Poly(acrylonitrile)- L1계 폴리머 전해질의 전기화학적 성질
전해수,김형선,윤경석,조병원 한국화학공학회 1997 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.35 No.1
Polyacrylonitrile(PAN) 매트릭스에 LiClO₄, LiAsF_6, LiBF₄, LiPF_6 등의 리튬염과 ethylene carbonate(EC) propylene carbonate(PC)유기용매 등이 캡슬화된 폴리머 전해질의 전기화학적인 특성을 조사하였다. 모든 조성의 폴리머 전해질의 이온 전도도는 상온에서 10^(-3)-10^(-4)s/㎝범위를 나타냈다. 리튬 전극과 폴리머 전해질간의 시간에 따른 계면 저항은 EC/PC의 유기용매비가 75:25일 때 가장 안정한 것으로 나타났다. 이 용매비에서 LiPF_6 리튬염을 갖는 폴리머 전해질의 이온 전도도 및 계면 저항은 시간에 따라 안정한 값을 보였다. 이 전해질은 4.3V(vs. Li^+/Li)까지 전기화학적으로 안정하였고 따라서 리튬 폴리머 전지에 적용 가능한 것으로 나타났다. 폴리머 전해질들에서 리튬 이온의 확산계수는 4×10^(-7) ㎠/sec이며 교환 전류밀도는 시간에 따라 감소하는 것으로 나타났다. The electrochemical properties of polymer electrolyte encapsulated LiClO₄, LiAsF_6, LiBF₄, LiPF_6 lithium salts and ethylene carbonate(EC), propylene carbonate(PC) organic solvent in polyacrylonitrile(PAN) matrix were investigated. The ionic conductivity of polymer electrolyte of all the composition showed in the range 10^(-3)-10^(-4)s/㎝ at room temperature. The interfacial resistance between lithium electrode and polymer electrolyte with time was the most stable when EC/PC organic solvent ratio is 75 : 25. The ionic conductivity and interfacial resistance of polymer electrolyte containing lithium salt LiPF_6 in this solvent ratio showed stable value with storage time. This electrolyte was electrochemically stable up to 4.3 V(vs. Li^+/Li), so that it could be apply to lithium polymer battery. The diffusion coefficient of lithium ion in polymer electrolytes was 4×10^(-7) ㎠/sec and the exchange current density decreased with time.
Ni3Al 금속간화합물 첨가에 따른 MCFC 용 다공성 Ni 소재 양극내 Ni 결정립 성장 억제특성
전해수,위정호,임준혁,김윤성 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.1
주성분이 Ni 입자로 된 용융탄산염 연료전지 다공성 Ni 소재 양극에 4-10wt%의 Ni₃Al 금속간화합물을 첨가하여 소결함으로써 다공성 양극내 Ni 결정립 성장 억제에 대한 Ni₃Al의 영향을 조사하였다. 첨가된 Ni₃Al 금속간화합물의 Ni입계 이동 억제작용 및 Ni 입자 표면을 통한 확산에 따른 표면적 감소에 의하여 Ni 결정립 성장이 억제되어 비교적 작고 균일한 결정립으로 유지되었다. Ni결정립 성장속도는 순수한 다공성 Ni 양극에 비하여 상당히 낮아 소결시간의 0.22승에 비례하고 MCFC전극반응에 적합한 3-6㎛의 기공을 갖고 있음을 확인하였다. The effect of Ni₃Al on Ni grain growth inhibition were investigated by sintering experiment of MCFC porous Ni-base anode made of 4-10 wt% Ni₃Al intermetallic compound. Ni grain growth is retarded and Ni grain maintains small uniform size for Ni₃Al particle's pinning effect on Ni grain boundary movement and surface area reduction by surface diffusion between Ni particles. It is found that the Ni grain growth rate of porous anode included Ni₃Al follows the following kinetic law, G - G_o=Kt^m with m=0.22 which is lower value compared with that of pure Ni anode and the pore size is 3 to 6㎛ compatible with the electrochemical reaction of the MCFC.
직접 내부개질형 MCFC 에서의 메탄 - 수증기 개질 반응 특성에 관한 연구
전해수,위정호 한국화학공학회 1997 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.35 No.3
직접 내부매질형 용융탄산염 연료전지의 anode에 직접 충전된 촉매층에서 메탄-수증기 개질 반응 특성에 대해서 연구하였다. 개질 반응촉매는 단위전지내 5㎝×5㎝크기의 anode판 밑에 충전되었고 1 atm, 650℃로 유지된 상태에서 메탄-수증기 흐름이 촉매층으로 유입되어 개질되면서 전극판에 평행으로 흐르고, 이 흐름 중에 포함된 H₂는 이 흐름에 수직 방향인 anode의 표면 및 기공내에서 반응, 소모된다. 따라서 개질 촉매층에서는 비평형 상태에서 반응이 진행되나. 우선 평형이 이루어진다는 조건하에서 그 조성계산을 수행하여 실제 비평형 상태와의 편기 정도에 의한 연료 이용을 계산하였다. 전지의 성능은 메탄을 연료로 사용하여 조업하였을 때 0.7V에서 140㎃/㎠의 전류밀도를 보여서 수소를 사용하였을 때와 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 수증기-탄소비가 2.5의 조업조건에서 탄소침적이 없음을 확인하였다. 전극에서 연료의 이용률을 높이면 반응평형이 이동되어 평형계간 결과에서 예측한 바와 같이 연료의 효율이 높아짐을 알았다. Steam reforming reaction of methane in direct internal reforming molten carbonate fuel cell was studied. Every experiment was performed in 5 ㎝ by 5 ㎝ unit cell at 650℃ and 1 atm, and equilibrium composition calculation was performed simultaneously. The performance of the cell operated with methane showed 140 ㎃/㎠ current density at 0.7 V which differs little from the performance of the cell operated with hydrogen. The stable operating conditions with no risk of carbon deposition on catalysts could be estimated from the equilibrium composition calculation and confirmed by experiments. The risk of carbon deposition could be ruled out in the S/C ratio range above 2.5. As utilization is raised in the electrode high fuel efficiency could be obtained by the shift of steam reforming reaction equilibrium as expected from the result of the calculation.
전해수,강웅기 한국화학공학회 1981 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.19 No.3
황산(0.1M 및 1M) 산성의 황산구리전해액(0.032M Cu)으로 구리입자(0.5㎜)를 유동화시키는 직사각형-십자류(전해액-전류사이에) 유동층전극반응기내에서 층팽창율과 전류밀도를 변화하여 연속상 및 분산상전위를 각각 측정하고, 이로부터 연속상 및 분산상의 유효전기비전도도와 총괄유효전기비전도도를 산출하였다. 그 결과 연속상유효전기비전도도는 층다공율의 3.0승에 역비례하고, 분산상유효전기비전도도는 층다공율의 12.0승에 역비례하고, 총괄유효전기비전도도는 층다골율의 6.8승에 역비례하였다. Potential profiles of continuous electrolyte phase and dispersed particle phase were measured in a fluidized bed electrode reactor of rectangular geometry. The reactor with solid copper particles(0.5 mm in diameter) was used to deposit copper from acidified aqueous solutions. (0.1M and 1M H₂SO₄) containing 0.032M of copper. Effective specific electrical conductivities of individual phase could be calculated from the potential profiles. Rasults showed that the effective specific electrical conductivity of continuous electrolyte phase was inversely proportional to the 3.0 power of the bed porosity and proportional to the electrolyte specific electrical conductivity, the effective specific electrical conductivity of the dispersed particle phase was inversely proportional to the 12.0 power of the bed porosity, and the overall(or equivalent) electrical conductivity of the bed was inversely proportional to the 6.8 power of the bed porosity.
용융탄산염연료전지의 anode 반응에서 물질전달의 영향
전해수,박권필 한국화학공학회 1995 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.33 No.6
용융탄산염연료전지에서 anode의 수소산화 반응에 미치는 물질전달의 영향을 규명하기 위해, 정상상태 분극실험으로 반응물과 생성물의 확산영향을 보았고, Ni 및 Ni-Al anode의 금속투과 수소확산계수를 정전류기법 (galvanostatic method)으로, 그리고 이들의 교환전류밀도를 전이상태 분극실험으로 구하였다. 생성물과 반응물의 확산이 anode의 반응속도에 비슷한 정도로 영향을 주었으며, 알루미늄이 니켈에 첨가됨으로 인해 금속투과 수소의 확산계수와 교환전류밀도가 감소됨을 확인하였고 그리고 수소 확산속도 감소에 따라 교환전류밀도도 감소됨을 알 수 있었다. The effect of mass transfer on the hydrogen oxidation reaction at molten carbonate fuel cell (MCFC) anode were studied. The effects of reactant diffusion and of products diffusion on the rate of the anode racoon were studied with steady-state polarization experiment. The exchange current densities of Ni-anode, Ni-Al anode were obtained by a transient method and diffusivities of hydrogen through these anodes were measured by galvanostatic method in MCFC anode half cell. The effect of products diffusion on the rate of anode reaction was same that of reactant diffusion. It was found that the diffusivities of hydrogen and the exchange current densities of the anodes were decreased by adding aluminum into the nickel anode. It was seemed that decrease of exchange current densitiy resulted from decrease of hydrogen diffusivity through the anode.
망사 충전 고정층 반응기의 특성 : 농도 분포 Concentration Distribution
전해수,임종성,김봉현,박권필 한국화학공학회 1992 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.30 No.2
망사 충전물을 삽입한 촉매고정층 반응기에서 농도분포에 대하여 연구하였다. 에탄올 탈수 반응이 일어나는 활성알루미나 입자고정층 및 망사 충전물을 삽입한 고정층을 설치하여 유속분포가 다른 조건하에서 농도분포를 측정하였다. 기벽 인접 영역에서의 공극율의 불균일로 인해 유체유속분포와 농도분포가 불균일하지만 고정층에 망사 충전물을 삽입함으로 인해 농도분포를 균일하게 할 수 있었다. 공극율 및 망사 충전물의 삽입효과를 고려한 고정층 내 운동량 및 물질전달 지배방정식의 수치해로 구한 에탄올 출구농도는 에탄올 검류관으로 측정한 실험치와 비슷한 값을 보였다. The concentration distribution in a catalytic packed bed with packing was studied. The resistance to flow in the bed, packed with activated alumina particles to catalyze ethanol dehydration reaction, varied by inserting screen-packing and different size particle section. It was found that the velocity- and concentration-profiles were non-uniform due to the variation of void fraction near the wall. The effect of inserting the screen-packing in the bed enabled velocity- and concentration-profiles to be uniformly distributed over the bed. The governing equations for momentum- and mass-transport in the fixed bed and the fixed bed containing a screen-packing were numercasslly solved to demonstrate the effects of the void fraction and the screen-packing inserted in the bed. Effluent ethanol concentrations, measured by ethanol detector tube, were found to be varied with radial position in a manner consistent with the modeling equations.