선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 연구하였다. Yangmie 다양한 플라즈마를 이용하여 메탄을 때전환시켰을 때 각각의 화학적 특성이나 생성물의 선택도가 달라진다는 것을 연구하였다. Larkin et 球.
- 메탄과 물의 유량 비에 따른 메탄 전환율 및 수소의 수율 변화를 알아보았다. 메탄의 농도를 20%에서 80% 로 증가 시켰을 때, 메탄의 전환율은 36.
- 본 실험에서는 메탄과 물의 반응에서 수소와 일산화탄소의 생성량에 미치는 영향과 CO, , C2, C3, C4의 생성량 변화에 대하여 알아보았다. 물은 반응기내로 증기화하여 투입하기 위해서 유입라인을 170。<2로 일정하게 유지하였으며 , 유량을 조절하기 위하여 실린지펌프를 이용하였다.
- 본 실험에서는 메탄과 산소의 반응이 생성물에 미치는 영향을 알아보았다. 반응변수로는 총 유량을 200 m〃 min, 전압은 6kV로 일정하게 유지하였으며, 메탄의 유량을 120m〃min에서 180m〃mirV까지 20 m〃min씩 증가시키며 메탄과 산소의 유량 비에 따른 전환율 및 생성물의 변화에 대해 알아보았다.
- 본 실험은 배리어 방전을 이용하여 메탄과 물을 분리하여 수소와 일산화탄소의 수율 및 탄화수소화합물의 분포에 관하여 알아보았다. Fig.
- 본 연구에서는 다양한 플라즈마 발생 방법 중에서 대기압 배리어 방전을 이용한 메탄 전환반응에 대하여 연구하였다. 배리어 방전은 전극의 한쪽 또는 양쪽 전극의 표면을 절연체로 막아서 전극 간에서 직접 방전이 일어나지 않도록 하고 전압을 가하여 발생시키므로, 기체와 고체의 유전율차에 의해 절연 내력이 약한 기체에 강한 전계가 가해지게 되어 에너지 준위가 높은 플라즈마를 형성하게 되며.
제안 방법
- 메탄과 물의 비에 따라 생성물의 변화를 알아보기 위해서 총 유량을 500 m//min, 인가전압을 6kV, 진동수를 20 kHz로 일정하게 유지 시 켰다. 그리고 메탄의 농도를 20, 40, 60, 80%로 변화 시켰다. 그리고 전압과 진동수의 변화에 따라 생성물의 분포 및 파워에 대한 영향을 알아보기 위해서 메탄의 유량과 물의 유량을 각각 90 m//min, 180m〃min로 일정하게 유지하였다.
- 그리고 반응된 생성물 중에서 물이 있으면 GC의 컬럼을 상하게 하기 때문에 GC 내에 물이 들어가는 것을 막기 위해서 반응 후 나오는 기체를 -5。0로 유지되는 cold tra[>을 통과하게 반응장치를 구성하였다. 그리고 반응 기체의 유량을 측정하기 위해서 cold trap 이후에 Flow meter를 설치하여 반응 전후의 유량을 측정하였다.
- 그리고 메탄의 농도를 20, 40, 60, 80%로 변화 시켰다. 그리고 전압과 진동수의 변화에 따라 생성물의 분포 및 파워에 대한 영향을 알아보기 위해서 메탄의 유량과 물의 유량을 각각 90 m//min, 180m〃min로 일정하게 유지하였다. 전압은 4kV에서 7kV까지 변화 시켰으며 각 전압마다 진동수를 10 kHz에서 40 kHz로 변화 시켜 보았다.
- , 균일한 방전 영역이 반응기 내부에 형성된다는 특징이 있다. 따라서, 이와 같은 특징을 가진 배리어 방전을 이용하여 함산소 물질과 인가전압, 진동수, 총 유량 등을 변화시키면서 메탄 전환율 변화와 주 생성물인 합성가스(H와 CO), C2, C3, 및 C4계의 탄화 수소화합물의 수율 변화를 관찰하였다.
- 반응변수로는 메탄의 농도, 인가전압 그리고 진동수 등이었다. 메탄과 물의 비에 따라 생성물의 변화를 알아보기 위해서 총 유량을 500 m//min, 인가전압을 6kV, 진동수를 20 kHz로 일정하게 유지 시 켰다. 그리고 메탄의 농도를 20, 40, 60, 80%로 변화 시켰다.
- 1과같이 구성하였다. 반응 기체는 CH, , 0로 구성되어 있으며 반응기체의 유량은 Mass Flow Controller(MFC)를 이용하여 조절하였다. 플라즈마를 발생시키는 전원으로는 국내의 ITM사에서 제작한 Pulsed AC Power Supply* 사용하였으며, 전압은 최대 10 kV, 전류는 최대 200 mA, 주파수는 10-40 kHz> 사용할 수 있었다.
- 영향을 알아보았다. 반응변수로는 총 유량을 200 m〃 min, 전압은 6kV로 일정하게 유지하였으며, 메탄의 유량을 120m〃min에서 180m〃mirV까지 20 m〃min씩 증가시키며 메탄과 산소의 유량 비에 따른 전환율 및 생성물의 변화에 대해 알아보았다. 그리고 메탄과 산소의 비를 3 : 2, 전압은 6 kV로 일정하게 유지하였다.
- 본 연구는 함산소 물질인 산소와 물을 이용하여 배리어 방전 반응 기내에서 메탄을 개질하였다. 특히, 물은 조작하기 쉬우며, 또한 아주 저렴한 반응물이며 수조 제조에 유용하게 사용하며, 산소는 메탄올합성등에 이용된다.
- 총 유량을 50m〃min에서 250m〃min로 50 m〃min 씩 증가 시켰을 때의 생성물과 전환율의 변화에 대해 실험하였다. 인가전압에 따른 영향을 알아보기 위해서 메탄과 산소의 유량을 각각 120 m//min, 80 m〃min 씩 총 유량을 200 ml/ min으로 일정하게 유지하며, 인가전압을 4kV에서 8 kV 까지 1 kV씩 증가시켰다. 메탄과 산소의 반응에 부가적 2로 Ar과 He을 반응에 이용하였다.
- 이러한 결과는 반응기 내부에서 체류 시간이 짧아지면서 반응 기체가 플라즈마와의 접촉 기회가 줄어들었기 때문이다问. 전압과 CH/O뵈에 따른 영향을 알아보았다. 총 유량은 200 m//min, 진동수는 20 kHz로 일정하게 유지하였다.
- 10은 전압과 진동수의 변화에 따른 메탄의 전환율을 나타내었다. 총 유량은 270 m〃min, 메탄과 물의 유량은 각각 90 m//min, 180 mZ/min이었으며 , 전압은 4 kV에서 7 kV까지 I kV 씩 증가시켰으며, 또한, 진동수도 10k니2에서 40kH까지 10 kHz씩 증가 시 켰다. 메탄의 전환율은 진동수와 전압의 증가에 따라 증가하였으며, 진동수보다는 전압에 따른 영향이 더 큰 것을 알 수 있었다.
- 9는 메탄 농도에 따른 메탄의 전환율과 수소의 수율을 나타내었다. 총 유량은 500 m//min, 전압은 6 kV, 진동수는 20 kHz이 었으며 , 메탄의 농도는 20%에서 80%로 209同 증가시켜보았다. 메탄 전환율은 농도를 20%에서 80%로 증가시켰을 때 36.
- 그리고 메탄과 산소의 비를 3 : 2, 전압은 6 kV로 일정하게 유지하였다. 총 유량을 50m〃min에서 250m〃min로 50 m〃min 씩 증가 시켰을 때의 생성물과 전환율의 변화에 대해 실험하였다. 인가전압에 따른 영향을 알아보기 위해서 메탄과 산소의 유량을 각각 120 m//min, 80 m〃min 씩 총 유량을 200 ml/ min으로 일정하게 유지하며, 인가전압을 4kV에서 8 kV 까지 1 kV씩 증가시켰다.
- 플라즈마 생성물의 정량 및 정성분석은 GC(TCD, shimadzu 사; FID, 영인과학)를 이용하여 온라인으로 측정하였다. 플라즈마 반응기는 내경 14 mm, 길이 250 mm의 스테인레스 스틸 튜브이며 직경 0.5 mm의 스테인레스 스틸 스프링을 반응기 내벽에 용접하여 외부전극으로 사용하였고, 내부전극으로는 외경 4 mm西 스테인레스 스틸 튜브를 유전체인 알루미나 튜브에 삽입하여 사용하였으며, Fig. 2에 장치의 개요도를 도시하였다. 내부전극을 튜브로 이용함으로써 반응기 내부에 냉각수를 순환시킬 수 있어 방전 시 발생되는 고온의 열로 인하여 반응기의 내구성이 약해지는 현상을 막을 수 있는 장점이 있었다.
- 플라즈마 발생 시 소모되는 인가전압 및 전류의 상태 및 측정값을 알기 위해서 오실로스코프(AGILENT사)를 이용하였다. 플라즈마 생성물의 정량 및 정성분석은 GC(TCD, shimadzu 사; FID, 영인과학)를 이용하여 온라인으로 측정하였다. 플라즈마 반응기는 내경 14 mm, 길이 250 mm의 스테인레스 스틸 튜브이며 직경 0.
대상 데이터
- 반응 기체는 CH, , 0로 구성되어 있으며 반응기체의 유량은 Mass Flow Controller(MFC)를 이용하여 조절하였다. 플라즈마를 발생시키는 전원으로는 국내의 ITM사에서 제작한 Pulsed AC Power Supply* 사용하였으며, 전압은 최대 10 kV, 전류는 최대 200 mA, 주파수는 10-40 kHz> 사용할 수 있었다. 플라즈마 발생 시 소모되는 인가전압 및 전류의 상태 및 측정값을 알기 위해서 오실로스코프(AGILENT사)를 이용하였다.
이론/모형
- 플라즈마를 발생시키는 전원으로는 국내의 ITM사에서 제작한 Pulsed AC Power Supply* 사용하였으며, 전압은 최대 10 kV, 전류는 최대 200 mA, 주파수는 10-40 kHz> 사용할 수 있었다. 플라즈마 발생 시 소모되는 인가전압 및 전류의 상태 및 측정값을 알기 위해서 오실로스코프(AGILENT사)를 이용하였다. 플라즈마 생성물의 정량 및 정성분석은 GC(TCD, shimadzu 사; FID, 영인과학)를 이용하여 온라인으로 측정하였다.
성능/효과
- 그리고 반응 후 cold trap에 담겨진 액상 물질은 메탄의 유량이 적을수록 더 많은 양이 생성되어진 것을 알 수 있었다. 생성된 액상 물질의 분석결과, 약 80%기" 물이었고 소량의 acetic acid, formic acid, methanol 등이 분석되었다.
- 그리고 에탄, 프로판 그리고 부탄 등의 탄화수소의 수율이 증가하였으며 CO, CO2, 日의 수율은 감소하였다. Cold trap에 생성된 액상 물질을 분석결과, 약 80%가 물이었고 소량의 acetic acid, formic acid, methanol 등이 분석되었다. 전압을 증가시켰을 때는 메탄의 농도가 낮을수록 반응을 빠르게 시작하였으며, 전환율은 메탄과 산소의 비가 120 : 80을 제외하고는 전압이 증가함에 따라서 계속 증가하였다.
- 11에 진동수가 20 kHz일 때의 탄소화합물의 수율을 나타내었다. 각 생성물 중 財七와 C, H4 등은 5 kV(20 kHz) 이하의 전압에서 다른 생성물의 수율보다는 많은량이 생성되었으며, 전압을 증가하였을 때는 수율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 생성물 중 알 칸 계열인 €사» C3H8, C4Hio 등은 전압이 점점 증가할수록 수율이 증가하였다.
- 특히, 물은 조작하기 쉬우며, 또한 아주 저렴한 반응물이며 수조 제조에 유용하게 사용하며, 산소는 메탄올합성등에 이용된다. 결과로부터, 메탄과 산소의 비를 조절하였을 때 ch4/o2 의 비가 증가할수록 메탄의 전환율은 71%에서 30%로 감소하였다. 그리고 에탄, 프로판 그리고 부탄 등의 탄화수소의 수율이 증가하였으며 CO, CO2, 日의 수율은 감소하였다.
- 이러한 결과는 메탄과 산소의 반응 시 4kV에서는 플라즈마가 생성되지 않았기 때문이다. 그리고 5 kV 이상의 결과에서는 CH/Oz의 비가 작을수록 메탄의 전환율은 커졌다
- 메탄의 유량이 증가함에 따라서 에탄, 프로판 그리고 부탄 등의 알 칸 계열의 탄화수소의 수율이 증가하였으며 CO, CO2, Hz의 수율은 감소하는 것을 알 수 있었다. 그리고 반응 후 cold trap에 담겨진 액상 물질은 메탄의 유량이 적을수록 더 많은 양이 생성되어진 것을 알 수 있었다. 생성된 액상 물질의 분석결과, 약 80%기" 물이었고 소량의 acetic acid, formic acid, methanol 등이 분석되었다.
- 총 유량은 200 m// min, Ar과 Hee 10m//min, 전압은 6 kV로 일정하게 유지하였으며, 산소의 유량은 20 m〃min에서 180 mZ/min 까지 증가시켜 주었다. 그리고 비활성 가스(Ar and He) 를 첨가하였을 때 농도에 따른 메탄 전환율의 영향을 알아보기 위해서 총 유량은 200m〃min, 메탄과 산소의 비는 3 : 2로 일정하게 유지하였으며, 전압은 6kV이었다. Ar과 He의 농도는 5%에서 70%로 증가시켰다.
- 인가전압과 진동수를 변화시켰을 때, 메탄 전환율은 최대 86% 이었다. 그리고 인가전압과 진동수의 변화에 따라 각각 합성가스, 아세틸렌, 에탄, 프로판, 부탄 등의 생성량이 변화하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 플라즈마를 이용하여 메탄 반응에서 선택적으로 생성물을 조절할 수 있었다.
- 2에 장치의 개요도를 도시하였다. 내부전극을 튜브로 이용함으로써 반응기 내부에 냉각수를 순환시킬 수 있어 방전 시 발생되는 고온의 열로 인하여 반응기의 내구성이 약해지는 현상을 막을 수 있는 장점이 있었다. 그리고 반응된 생성물 중에서 물이 있으면 GC의 컬럼을 상하게 하기 때문에 GC 내에 물이 들어가는 것을 막기 위해서 반응 후 나오는 기체를 -5。0로 유지되는 cold tra[>을 통과하게 반응장치를 구성하였다.
- Table 2는 액상생성물을 분석한 결과이다. 대부분의 생성물은 물이었으며, Formic acid를 제외한 나머지 생성물은 아르곤을 반응시켰을 때 더 좋은 결과를 나타내었다.
- 비활성가스의 첨가 실험에서도 액상 생성물 분석 결과, 물은 95% 이상 생성되었으며, Formic ac바를 제외한 나머지 생성물은 Ar을 반응시켰을 때 더 좋은 결과를 나타내었다. 메탄과 산소의 반응에 Ar과 He을 첨가하였을 때, He의 농도를 증가시킬수록 메탄의 전환율은 89%에서 61%로 급격히 감소하였다. 하지만, Ar을 이용하였을 때는 농도를 증가시켰음에도 불구하고 메탄 전환율의 변화가 헬륨의 변화보다 적었다.
- 변화를 알아보았다. 메탄의 농도를 20%에서 80% 로 증가 시켰을 때, 메탄의 전환율은 36.3%에서 12.9% 로 급격히 감소하였으며, 수소의 수율도 73.6%에서 15.8%로 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다. 인가전압과 진동수를 변화시켰을 때, 메탄 전환율은 최대 86% 이었다.
- Table 1은 생성물의 수율을 나타내었다. 메탄의 유량이 증가함에 따라서 에탄, 프로판 그리고 부탄 등의 알 칸 계열의 탄화수소의 수율이 증가하였으며 CO, CO2, Hz의 수율은 감소하는 것을 알 수 있었다. 그리고 반응 후 cold trap에 담겨진 액상 물질은 메탄의 유량이 적을수록 더 많은 양이 생성되어진 것을 알 수 있었다.
- 메탄과 산소의 비는 3 : 2, 인가전압은 6 kV, 진동수는 20 kHz로 일정하게 유지하였으며, 총 유량은 50m〃min 어서 250 m//min 까지 50m〃niin씩 증가시켰다. 메탄의 전환율은 98%에서 74%로 급격히 감소하였으며, 산소의 전환율은 총 유량이 250 m〃mir에서 조금 떨어지기 시작하였다. 이러한 결과는 반응기 내부에서 체류 시간이 짧아지면서 반응 기체가 플라즈마와의 접촉 기회가 줄어들었기 때문이다问.
- 총 유량은 270 m〃min, 메탄과 물의 유량은 각각 90 m//min, 180 mZ/min이었으며 , 전압은 4 kV에서 7 kV까지 I kV 씩 증가시켰으며, 또한, 진동수도 10k니2에서 40kH까지 10 kHz씩 증가 시 켰다. 메탄의 전환율은 진동수와 전압의 증가에 따라 증가하였으며, 진동수보다는 전압에 따른 영향이 더 큰 것을 알 수 있었다. Fig.
- Ar과 He의 농도는 5%에서 70%로 증가시켰다. 본 실험에 사용된 진동슈 모두 20 kHz로 일정하게 공급되었다.
- 하지만, C2, C3, C4와 같은 탄화수소 화합물의 수율은 CHJOe의 비가 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 비활성가스의 첨가 실험에서도 액상 생성물 분석 결과, 물은 95% 이상 생성되었으며, Formic ac바를 제외한 나머지 생성물은 Ar을 반응시켰을 때 더 좋은 결과를 나타내었다. 메탄과 산소의 반응에 Ar과 He을 첨가하였을 때, He의 농도를 증가시킬수록 메탄의 전환율은 89%에서 61%로 급격히 감소하였다.
- 전압과 진동수는 각각 6kV, 20 kHz이었다. 산소를 반응시켰을 때는 유량에 관계없이 전환율이 100%이었지만, 메탄의 전환율은 유량을 증가시킬수록 71%에서 30%로 선형적으로 감소하는 것을 알 수 있었다. 메탄의 전환율이 감소하는 것은 유량이 증가하면서 기체분자들이 플라즈마에 노출되는 시간이 감소하였기 때문으로 판단된다.
- 전압을 증가시켰을 때는 메탄의 농도가 낮을수록 반응을 빠르게 시작하였으며, 전환율은 메탄과 산소의 비가 120 : 80을 제외하고는 전압이 증가함에 따라서 계속 증가하였다. 생성물의 분석 결과, CO와 H의 수율은 CHJQ의 비가 작아질수록 증가하였다. 하지만, C2, C3, C4와 같은 탄화수소 화합물의 수율은 CHJOe의 비가 커질수록 증가하는 경향을 보였다.
- 그리고 인가전압과 진동수의 변화에 따라 각각 합성가스, 아세틸렌, 에탄, 프로판, 부탄 등의 생성량이 변화하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 플라즈마를 이용하여 메탄 반응에서 선택적으로 생성물을 조절할 수 있었다. .
- C。와 H2 수율은 CHJO으의 비가 작아질수록 증가하였다. 하지만, C2, C3, C4와 같은 탄화 수소화합물의 수율은 CH/O의 비가 커질수록 증가하는 경향을 보였다 이러한 결과는 산소의 양이 증가하면 플라즈마에 의해 산소 원자가 더 많은 양이 해리되어 메탄에서 해리된 C와 함께 결합되어 일산화탄소의 수율을 증가시켰다. 반면에 메탄의 양이 증가하면 산소의 유량이 줄어들어 분해된 산소 원자가 적어져서 상대적으로 많은 양의 탄소원자와 수소 원자들의 결합에 의해서 탄화 수소화합물의 수율이 증가되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.