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선택적 CO 산화반응을 위한 고분산된 Ru/α-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 촉매개발
엄현지(Eom, HyunJi),구기영(Koo, KeeYoung),정운호(Jung, UnHo),이영우(Rhee, YoungWoo),윤왕래(Yoon, WangLai) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
선택적 CO 산화반응(PrOx)을 위한 Ru이 고분산 담지된 Ru/{alpha}-Al₂O₃ 촉매를 증착-침전법(deposition-precipitation)으로 제조하였다. 용액의 pH와 aging 시간에 따른 Ru 입자의 크기 변화와 분산도의 영향을 살펴보았으며 함침법(impregnation)으로 비교 촉매를 제조하였다. 촉매의 특성분석은 BET, TPR, CO-Chemisorption분석을 수행하여 촉매의 비표면적, 환원특성, 분산도를 알 수 있었다. 특성분석결과, 증착-침전법으로 제조한 Ru/{alpha}-Al₂O₃ 촉매가 함침법으로 제조한 촉매에 비해 분산도가 높았으며, pH별 촉매 제조에서는 pH6.5로 제조한 촉매가 22.06%로 가장 높은 분산도를 보였다. 또한, 담체의 비표면적 영향에 따른 Ru 입자의 분산도를 살펴보기 위해 {gamma}-Al₂O₃와 {alpha}-Al₂O₃ 담체를 적용한 결과, 비표면적이 작은 {alpha}-Al₂O₃ 담체 표면에서 Ru 분산도가 {gamma}-Al₂O₃ 담체에 비해 높았다. 이는 기공이 발달하여 비표면적이 넓은 {gamma}-Al₂O₃ 담체는 소량의 Ru을 고분산 담지 시 담체 표면보다는 기공 내에 담지 되는 양이 많아 실제 반응 시 반응에 참여하는 표면 활성 금속양이 적음을 알 수 있다. 특히, 선택적 산화반응과 같이 표면에서 빠른 반응이 일어나는 경우, 기공 내부의 활성금속이 반응에 참여하기 어려워 반응 활성이 낮음을 PrOx 반응실험을 통해 확인할 수 있었다. PrOx test 조건은 GHSV 250000~60000, 온도는 80~200도, 람다값은 2~4로 성능 비교하여 실험 하였다. PrOx의 성능평가 결과 담체를 {alpha}-Al₂O₃를 사용하여 deposition-precipitation방법으로 제조한 pH6.5 촉매에서 100{sim}160?C에서 90%의 가장 높은 CO conversion을 가지고 18%의 선택도를 가졌다.
Ni 촉매가 코팅된 금속 구조체를 적용한 천연가스 수증기 개질 반응에서의 수소 생산
최은정(Choi, Eunjeong),구기영(Koo, KeeYoung),정운호(Jung, UnHo),이영우(Rhee, YoungWoo),윤왕래(Yoon, WangLai) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
천연가스 수증기 개질 반응에 사용되는 펠릿 촉매의 단점인 열 및 물질 전달 제한, 낮은 effectiveness factor, 압력강화와 channeling 등의 문제점을 해결 하고자 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매를 본 연구에 적용 하였다. Fecralloy 재질의 금속 구조체에 Ni 촉매를 워시코팅 (wash coating) 하여 제조 하였으며, 이를 천연가스 수증기 개질 반응에 적용하여 수소를 생산하였다. 실험 조건으로는 S/C ratio를 3으로 고정하여 온도를 600?C{sim}800?C로 변화 시켰으며, GHSV 3000{sim}30000h^{-1}에서 진행 되었다. 구조체 촉매 코팅에 사용된 Ni 촉매의 BET, TPR, H2-chemisorption, SEM, EDS의 특성분석을 수행 하였다. 온도별 테스트에서 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매가 펠릿 형태의 촉매에 비해 우수한 열전달 효과로 인해 낮은 퍼니스 온도와 높은 반응 활성을 나타내었으며, GHSV 변화에 따른 성능평가 결과도 15wt% Ni/MgAl₂O₄펠릿 촉매와 비교하여 금속 구조체 촉매가 높은 활성을 보였다.