http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
용융염 및 고체 촉매 혼합 반응 시스템에서 메탄 전환에 관한 연구
정희주(Hee Joo Jung),고은희(Eun Hee Ko),부진호(Jin Ho Boo),권병찬(Byung Chan Kwon),박노국(No-Kuk Park),강도형(Dohyung Kang) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
현재 여러 환경문제를 해결해나가려는 노력과 더불어, 이산화탄소 저감 문제와 저렴한 천연가스를 이용하여 수소 또는 합성가스를 대량으로 생산하는 반응 시스템에 관한 관심이 증가하고 있다. 천연가스인 메탄을 분해하여 수소를 생산하거나 이산화탄소와 함께 개질하여 합성가스를 생산하게 되면, 이산화탄소 저감 및 천연가스 활용 두 가지 효과를 동시에 할 수 있게 된다. 그러나 메탄 분해 또는 이산화탄소 개질 반응의 경우, 시간이 지남에 따라 반응 중 촉매 표면에 코크가 형성되어 촉매가 비활성화될 수 있다. 따라서 연속적인 공정 운전이 어렵고 반응에 이용되는 촉매 종류도 제한적이라는 단점을 가진다. 본 연구는 용융염 및 고체 촉매를 혼합하여 메탄을 전환 시킬 수 있는 다양한 반응에 활용하고, 혼합시스템의 촉매 성능을 확인하였다. 먼저 용융 촉매를 이용하여 메탄 분해를 통한 수소 생산 및 이산화탄소 개질을 통한 합성가스 생산 반응을 진행하였다. 용융 촉매는 일반적인 고체 촉매와는 달리 촉매 특성상 코킹을 연속적으로 분리할 수 있어 촉매의 비활성화를 최소화시킬 수 있다. 그러나 상대적으로 활성이 낮다는 단점이 있어 여기에 고체 촉매를 첨가하여 메탄 활성을 증가시킴으로 용융 촉매의 단점을 보완하였다. 촉매의 종류로는 먼저 용융 촉매는 용융 금속 및 알칼리 용융염 등을 이용하였으며, 고체 촉매는 여러 금속들과 세라믹 등을 활용하였다. 위의 용융-고체 촉매 혼합 반응 시스템에서 생성된 수소와 합성가스를 분석하여 반응 속도론을 해석하였고, 부반응으로 생성된 코킹을 상업적으로 활용할 수 있는지에 대한 가능성을 평가하였다.
Pt를 활성금속으로 하는 산화 촉매의 VOCs 제거성능 평가
고은희(Eun Hee Ko),권병찬(Byung Chan Kwon),부진호(Jin Ho Boo),윤대식(Daesik Yun),박노국(No-Kuk Park),강도형(Dohyung Kang) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)는 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발하는 액상의 유기화합물을 의미한다. VOCs는 지표면에서 광화학반응으로 오존을 생성하고, 미세먼지의 원인이 되며, 독성 및 발암성으로 인체에 미치는 유해성이 크고, 성층권의 오존층 파괴 및 온실효과 유발기체로 지구온난화에 영향을 끼치는 물질로 알려져있다. 본 연구에서는 백금을 활성금속으로, 실리카와 알루미나를 지지체로 하는 산화 촉매를 합성하여 이를 분석하고 성능을 평가하였다. 구체적으로, 1) Si/Al 비율이 다른 다양한 지지체에 백금 촉매를 담지하여 촉매를 합성한 뒤, 2) 합성된 촉매를 SEM, BET, TPR, TEM, XRD 등 여러 기기를 통해 분석하였다. 3) 실제 인쇄공장에서 사용되는 VOCs 용제인 메틸에틸케톤(methyl-ethyl-ketone)을 사용하여 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 250 ℃에서 산화반응을 수행한 결과, Si/Al의 비율이 0.5를 가진 촉매의 VOCs 산화 성능이 가장 높다는 것을 관찰했다. 4) 또한 표면적을 최대화하고 산화 환원 특성을 향상시키기 위해 ZrO₂, CeO₂, Pd를 첨가제로 추가하여 honeycomb 구조체에 다양한 농도의 슬러리로 코팅하고 이를 광학현미경으로 관찰하며 최적의 슬러리 농도를 판단하였다. 5) 최적의 농도로 코팅된 honeycomb 연소 촉매의 VOCs 제거 성능과 반응에 따른 촉매 층의 온도변화를 관찰하였다. 상기 연구결과를 바탕으로 촉매의 내구성 향상을 위한 촉매 조성 설계 및 슬러리 코팅 연구가 진행될 수 있을 것으로 전망된다.