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배리어방전을 이용한 메탄전환반응에서 함산소 가스가 전환율 및 생성물변화에 미치는 영향
The Conversion of Methane with Oxygenated Gases using Atmospheric Dielectric Barrier Discharge

이광식   (한양대학교 화학공학과UU0001519  ); 여영구   (한양대학교 화학공학과UU0001519  ); 최재욱   (KIST 청정기술연구센터CC0186926  ); 이화웅   (KIST 청정기술연구센터CC0186926  ); 송형근   (KIST 청정기술연구센터CC0186926  ); 나병기   (충북대학교 화학공학부UU0001309  );
  • 초록

    본 연구에서는 배리어 방전을 이용한 메탄전환 반응에서 수소 및 다른 탄화수소류 화합물의 생성율과 분포에 관하여 알아보았다. 반응기의 외부전극과 내부전극은 SUS로 만들어진 원통형을 사용하였으며, 배리어 방전을 일으키기 위해서 전극 사이에 알루미나 튜브를 사용하였다. 전환된 메탄으로부터 다양한 생성물을 얻기 위해서 유입가스의 조성, 유량변화, 주파수 및 전압을 변화시켜 주면서 실험하였다. 플라즈마 반응에 의한 주요한 생성물들은 에틸렌, 에탄, 프로판, 부탄, 수소, 일산화탄소, 그리고 이산화탄소 등으로 나타났다. 비활성 가스의 사용과 인가전압의 증가에 의해서 메탄 전환율 및 탄화수소류의 선택도가 향상되었다. 유입가스 내에 수증기의 첨가로 인해서 메탄의 전환율 및 수소의 수율이 증가되었다. 수증기 첨가 반응에서 에탄, 프로판 그리고 부탄은 더 높은 전압을 인가하였을 때 수율이 증가하였으며, 아세틸렌과 에틸렌은 보다 낮은 전압에서 수율이 증가함을 알 수 있었다.


    This paper examined the conversion of methane to hydrogen and other higher hydrocarbons using dielectric barrier discharge with AC pulse power. Two metal electrodes of a coaxial-type plasma reactor were separated by gas gap and an alumina tube. The inner electrode was located inside the alumina tube. The alumina tube was located inside the stainless steel tube, which was used as the outer electrode. Effect of feed gas composition (methane, oxygen, argon, water and helium), flow rate, applied frequency, input volt-age on methane conversion and product distribution were studied. The major products of plasma chemical reactions were ethylene, ethane, propane, buthane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. The increment of applied voltage and the usage of inert gas as the background (helium and argon) enhanced the selectivity of hydrocarbons and methane conversion. The addition of water in the feed stream enhanced the conversion of methane and yield of hydrogen. Higher voltage leads to higher yield of $C_2H_6,\;C_3H_8,\;C_4H_{10}$ and yield or $C_2H_2\;and\;C_2H_4$ appeared highly in lower voltage.


  • 주제어

    플라즈마 반응 .   메탄 전환 .   함산소 화합물 .   에틸렌 .   프로필렌.  

  • 참고문헌 (20)

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    6. 2001 "연속교반탱크 반응기에 대한 민감도 및 불확실성 분석에 관한 연구" 한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas 5 (4): 70~78    
    7. 2001 "인공신경망 및 통계적 방법을 이용한 오존 형성의 예측" 청정기술 = Clean technology 7 (2): 119~126    
    8. 2002 "신뢰도 분석에 근거한 SIS 평가 방법론 개발" 한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas 6 (1): 66~73    
    9. 2002 "이산함수를 사용한 신뢰도 최적화에 의한 장치 선택에 관한 연구" 한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas 6 (1): 86~91    
    10. 2002 "오존예보시스템을 위한 오존 발생량의 예측기법 개발에 관한 연구" 청정기술 = Clean technology 8 (1): 27~37    
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