SCOPUS
KCI등재
간헐적 플라즈마 방전이 질소산화물의 탄화수소 선택적 촉매환원에 미치는 영향 = Effect of Intermittent Plasma Discharge on the Hydrocarbon Selective Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides
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학술지명
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발행연도
2023
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-주제어
KDC
500
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SCOPUS,KCI등재,ESCI
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507-514(8쪽)
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촉매(Ag/γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) 충진형 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 이용한 질소산화물(NO<sub>x</sub>)의 선택적 촉매 환원을 조사하였다. 촉매 상에서 간헐적으로 플라즈마를 발생시킬 때 NO<sub>x</sub>의 환원제인 탄화수소가 부분 산화되어 알데하이드류를 생성하였으며, 알데하이드류의 높은 환원력으로 인해 촉매를 단독으로 사용한 경우에 비해 높은 NO<sub>x</sub> 전환율을 보여주었다. 동일한 운전 조건(온도: 250 °C; C/N: 8)에서 비교한 NO<sub>x</sub> 저감 효율은 탄화수소(n-헵테인), 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드에 대해 각각 47.5%, 92%, 96%로 나타났으며, 알데하이드류의 높은 질소산화물 환원 성능이 확인되었다. 간헐적 플라즈마 발생시 적정 조건을 파악하기 위하여, 고전압 on/off 주기를 0.5~3 min으로 조절하였고, 연속적인 플라즈마 발생의 경우와 동일한 에너지밀도에서 NO<sub>x</sub> 저감 성능을 비교하였다. 고전압을 2 min 간격으로 on/off 하여 간헐적으로 플라즈마를 생성시켰을 때 연속적인 플라즈마 발생 대비 가장 높은 질소산화물 저감 효율이 얻어졌다. 동일한 에너지밀도에서도 간헐적 플라즈마 방전의 경우가 연속 플라즈마에 비해 높은 NO<sub>x</sub> 저감 효율을 보이는 것은, 탄화수소가 분해되어 생성되는 알데하이드류 등의 중간생성물들이 NO<sub>x</sub> 저감 반응에 보다 효율적으로 이용되었기 때문이다.
더보기The selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides (NO<sub>x</sub>) was investigated in a catalyst (Ag/γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) packed dielectric barrier discharge plasma reactor. The intermittent generation of plasma in the catalyst bed partially oxidized the hydrocarbon reductant for NO<sub>x</sub> removal to several aldehydes. Compared to using the catalyst alone, higher NO<sub>x</sub> conversion was observed with the intermittent generation of plasma due to the formation of highly reductive aldehydes. Under the same operating conditions (temperature: 250 °C; C/N: 8), the NO<sub>x</sub> reduction efficiencies were 47.5%, 92%, and 96% for n-heptane, propionaldehyde, and butyraldehyde, respectively, demonstrating the high NO<sub>x</sub> reduction capability of aldehydes. To determine the optimal condition for intermittent plasma generation, the high voltage on/off cycle was adjusted from 0.5 to 3 min. The NO<sub>x</sub> reduction performance was compared between continuous and intermittent plasma generation on the same energy density basis. The highest NO<sub>x</sub> reduction efficiency was achieved at 2-min high voltage on/off intervals. The reason that the intermittent plasma discharge exhibited higher NO<sub>x</sub> reduction efficiency even at the same energy density, compared to the continuous plasma generation case, is that the intermediate products, such as aldehydes generated from hydrocarbon, were more efficiently utilized for the reduction of nitrogen oxides.
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