메탄올 수증기 개질을 통해 생성된 가스에는 다량의 수소와 1~2 %의 일산화탄소가 포함되어 있다. 혼합가스에 포함된 일산화탄소를 제거하지 않고 고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)에 공급될시 일산화탄소는 PEMFC의 촉매를 피독시킨다. 일산화탄소 선택적 산화반응은 개질 이후 생성된 혼합가스에 포함된 미량의 일산화탄소를 10 ppm이하로 줄일 수 있는 유망한 방법 중 하나이다. 선택적 산화반응에 사용된 촉매는로 높은 촉매활성도와 저온에서 일산화탄소에 대한 ...
메탄올 수증기 개질을 통해 생성된 가스에는 다량의 수소와 1~2 %의 일산화탄소가 포함되어 있다. 혼합가스에 포함된 일산화탄소를 제거하지 않고 고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)에 공급될시 일산화탄소는 PEMFC의 촉매를 피독시킨다. 일산화탄소 선택적 산화반응은 개질 이후 생성된 혼합가스에 포함된 미량의 일산화탄소를 10 ppm이하로 줄일 수 있는 유망한 방법 중 하나이다. 선택적 산화반응에 사용된 촉매는로 높은 촉매활성도와 저온에서 일산화탄소에 대한 선택도가 높다. 일산화탄소 선택적 산화반응은 수소 존재 하에서 일산화탄소를 선택적으로 산화를 할 수 있지만 부반응으로 수소 또한 산화한다. 그러므로 수소의 소비를 최소화하면서 일산화탄소의 농도를 10 ppm이하까지 농도를 줄이는 최적화된 공정이 필요하다. 하지만 선택적 산화공정 최적을 다룰 시 온도와 일산화탄소 전환율 간에 입력 다중성이 발생한다. 입력다중성을 가진 공정들은 제어가 매우 어려우며, IMC 제어기를 적용하여 입력다중성을 가진 공정을 수행하면 갑작스런 비활성화 현상이 발생된다. 입력다중성을 가진 공정을 제어하기 위해서는 비선형 모델을 토대로 한 제어시스템이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 입력다중성의 문제를 해결하고 전환율이 최대가 되는 온도범위에서 공정이 운영될 수 있는 최적 제어방법인 Extremum seeking control 적용한 시스템에 대해 연구하였습니다. 또한, Extremum seeking control한 결과 입력다중성을 가진 공정을 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였습니다.
메탄올 수증기 개질을 통해 생성된 가스에는 다량의 수소와 1~2 %의 일산화탄소가 포함되어 있다. 혼합가스에 포함된 일산화탄소를 제거하지 않고 고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)에 공급될시 일산화탄소는 PEMFC의 촉매를 피독시킨다. 일산화탄소 선택적 산화반응은 개질 이후 생성된 혼합가스에 포함된 미량의 일산화탄소를 10 ppm이하로 줄일 수 있는 유망한 방법 중 하나이다. 선택적 산화반응에 사용된 촉매는로 높은 촉매활성도와 저온에서 일산화탄소에 대한 선택도가 높다. 일산화탄소 선택적 산화반응은 수소 존재 하에서 일산화탄소를 선택적으로 산화를 할 수 있지만 부반응으로 수소 또한 산화한다. 그러므로 수소의 소비를 최소화하면서 일산화탄소의 농도를 10 ppm이하까지 농도를 줄이는 최적화된 공정이 필요하다. 하지만 선택적 산화공정 최적을 다룰 시 온도와 일산화탄소 전환율 간에 입력 다중성이 발생한다. 입력다중성을 가진 공정들은 제어가 매우 어려우며, IMC 제어기를 적용하여 입력다중성을 가진 공정을 수행하면 갑작스런 비활성화 현상이 발생된다. 입력다중성을 가진 공정을 제어하기 위해서는 비선형 모델을 토대로 한 제어시스템이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 입력다중성의 문제를 해결하고 전환율이 최대가 되는 온도범위에서 공정이 운영될 수 있는 최적 제어방법인 Extremum seeking control 적용한 시스템에 대해 연구하였습니다. 또한, Extremum seeking control한 결과 입력다중성을 가진 공정을 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였습니다.
Carbon monoxide (CO) in a H2 rich mixture gas is a poison to the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Preferential oxidation of CO (PROX) is one of the promising methods to reduce the CO concentration below 10 ppm in a H2 rich mixture gas with a small amount of CO (1-2%) from the reformer. I...
Carbon monoxide (CO) in a H2 rich mixture gas is a poison to the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Preferential oxidation of CO (PROX) is one of the promising methods to reduce the CO concentration below 10 ppm in a H2 rich mixture gas with a small amount of CO (1-2%) from the reformer. It has been reported to be realized via catalysts and a tubular reactor having high thermal conductivity. Although the oxidation of CO occurs preferentially over H2, the oxidation of H2 also occurs. Therefore, to minimize the consumption of H2, a limited amount of O2 should be fed. In this case, the conversion of CO increases first and then decreases as the reactor temperature increases. In the PROX process optimization to reduce CO concentration up to 10 ppm while minimizing the consumption of H2, input multiplicities between the reactor temperature and CO conversion occur. These characteristics of a PROX reactor based on catalysts are verified from detailed reaction kinetics and simulations. The processes with input multiplicities have been reported to be very difficult to control. Implementing IMC controllers to processes with input multiplicities, the phenomena of "sudden destabilization" have been shown. To avoid this, operations far from process conditions showing input multiplicities have been reported. However, it cannot be a solution to forgive the maximum efficiencies. To control processes with input multiplicities, control systems based on detailed nonlinear models are required. These models include physico-chemical models having minimum number of parameters and general black-box models. Various processes such as reaction, separation and biological processes show input multiplicities, especially, at the operation conditions of maximum efficiencies. For safeties of processes newly-developed and their competitiveness, this research is important. Especially, PROX which is dealt as an example of processes with input multiplicities has its own importance. The aims of this research are to establish control systems for processes with input multiplicities by concentrating on the optimizing control(Extremum seeking control) of PROX. As a result that we apply Extremum seeking controller, we can control efficiently PROX with input multiplicities.
Carbon monoxide (CO) in a H2 rich mixture gas is a poison to the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Preferential oxidation of CO (PROX) is one of the promising methods to reduce the CO concentration below 10 ppm in a H2 rich mixture gas with a small amount of CO (1-2%) from the reformer. It has been reported to be realized via catalysts and a tubular reactor having high thermal conductivity. Although the oxidation of CO occurs preferentially over H2, the oxidation of H2 also occurs. Therefore, to minimize the consumption of H2, a limited amount of O2 should be fed. In this case, the conversion of CO increases first and then decreases as the reactor temperature increases. In the PROX process optimization to reduce CO concentration up to 10 ppm while minimizing the consumption of H2, input multiplicities between the reactor temperature and CO conversion occur. These characteristics of a PROX reactor based on catalysts are verified from detailed reaction kinetics and simulations. The processes with input multiplicities have been reported to be very difficult to control. Implementing IMC controllers to processes with input multiplicities, the phenomena of "sudden destabilization" have been shown. To avoid this, operations far from process conditions showing input multiplicities have been reported. However, it cannot be a solution to forgive the maximum efficiencies. To control processes with input multiplicities, control systems based on detailed nonlinear models are required. These models include physico-chemical models having minimum number of parameters and general black-box models. Various processes such as reaction, separation and biological processes show input multiplicities, especially, at the operation conditions of maximum efficiencies. For safeties of processes newly-developed and their competitiveness, this research is important. Especially, PROX which is dealt as an example of processes with input multiplicities has its own importance. The aims of this research are to establish control systems for processes with input multiplicities by concentrating on the optimizing control(Extremum seeking control) of PROX. As a result that we apply Extremum seeking controller, we can control efficiently PROX with input multiplicities.
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