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Water Jet 플라즈마를 이용한 탄화수소 연료 개질
Reforming of Hydrocarbon Fuel Using Water Jet Plasma

김성천   (BK21 바이오가스 기반 수소생산 사업팀.조선대학교 환경공학부UU0001180  ); 전영남   (BK21 바이오가스 기반 수소생산 사업팀.조선대학교 환경공학부UU0001180  );
  • 초록

    본 연구는 Water jet 플라즈마 반응기를 개발하고 탄화수소 연료의 개질을 통한 합성가스 생산의 최적 조건을 연구하였다. 연료는 프로판을 사용하였다. 그리고 수표면에 아크 방전을 가하여 플라즈마를 발생하였다. 수표면의 방전은 short-wave, UV radiation 등을 발생시키는 이점을 가지고 있어 물의 생물학적 기리고 화학적 처리에 이용할 수 있다. 전력, Water jet의 유량, 전극간격 뿐만 아니라 처리시간에 따른 영향에 대해 연구하였다. 변수별 연구는 전력을 $0.18{\sim}0.74$ kW, Water jet의 유량을 $38.4{\sim}65.6$ mL/min, 전극간격을 $5{\sim}15$ mm 그리고 처리시간을 $2{\sim}20$ min에 따라 수행하였다. 상기 변수별 연구에서 0.4 kW, 53.9 mL/min, 10 mm and 20 min일 때 수소는 최대 61.6%를 나타냈으며 이 때 중간생성물의 농도는 6.1% 그리고 프로판 전환율은 99.8%를 나타냈다.


    The purpose of this paper is to develop water jet plasma reactor and investigate the optimal condition of the syngas production by reforming of hydrocarbon fuel. Fuel used was propane and plasma was generated by arc discharge on water jet surface. Discharge slipping over the water surface has a number of advantages such as a source of short-wave and UV radiation, and it can be used for biological and chemical purification of water. Parametric screening studies were conducted, in which there were the variations of power ( $0.18{\sim}0.74$ kW), water jet flow rate( $38.4{\sim}65.6$ mL/min), electrode gap( $5{\sim}15$ mm) and treatment time( $2{\sim}20$ min). When the variations were 0.4 kW, 53.9 mL/min, 10 mm and 20 min respectively, result of maximum $H_2$ concentration was 61.6%, intermediates concentration were 6.1% and propane conversion rate was 99.8%.


  • 주제어

    플라즈마 .   개질 .   수소 .   워터 제트 .   합성가스.  

  • 참고문헌 (5)

    1. Czernichowski, A. and Czernichowski, P., 'Conversion of hydrocarbons assisted by gliding electric arcs in the presence of water vapor and/or carbon dioxide,' USA Patent 5,993,761(1999) 
    2. Kim, S. S., Chung, S. H., and Kim J. G., 'Nonthermal Plasma-assisted Diesel Reforming and Injection of the Reformed Gas into a Diesel Engine for Clean Combustion,' J. of KSEE, 27(4) 394-401(2005)     
    3. Barsan, M. M. and Thyrion, F. C., 'Kinetic study of oxidative dehydrogenation of propene over Ni-CO molybdate catalyst,' Catalysis Today, 81, 159-170(2003) 
    4. Bromberg, L., Rabinovich, A., Alexeev, N., and Cohn, D. R., 'Plasma reforming of diesel fuel,' PSFC/JA-99-4(1999) 
    5. Shmelev, M. V. and Margolin, A. D., 'Propagation of an Electric Discharge over the Surface of Water and Semiconductor,' High Temperature, 41(6), 735 -741(2003) 

 저자의 다른 논문

  • 김성천 (12)

    1. 2005 "플라즈마트론을 이용한 촉매 개질 특성 연구" 한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society 16 (4): 356~363    
    2. 2006 "외부가진 오일 버너의 고효율 저 NOx 배출특성" 한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment 22 (5): 693~700    
    3. 2006 "수소 생성을 위한 플라즈마트론 개발" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (1): 48~53    
    4. 2006 "플라즈마트론을 이용한 바이오가스 개질로부터 수소생산" 화학공학 = Korean chemical engineering research 44 (5): 528~534    
    5. 2008 "GlidArc 플라즈마를 이용한 메탄 부분산화 및 Ni 촉매 개질 특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 30 (12): 1268~1272    
    6. 2008 "Glidarc 워터젯 플라즈마를 이용한 톨루엔 분해 특성" 한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment 24 (3): 329~335    
    7. 2009 "바이오가스 개질을 위한 글라이딩 아크 플라즈마 개질 시스템 개발" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 20 (4): 423~429    
    8. 2012 "System development and analysis for producing high quality gas and activated sludge char" Journal of mechanical science and technology 26 (1): 241~250    
    9. 2014 "이산화탄소 전환을 위한 글라이딩 아크 플라즈마 스크러버의 수치계산" 한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment 30 (4): 339~349    
  • 전영남 (49)

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