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Characteristic Control of Ru/CeO₂ Catalyst Using Carbon Coating for Low Pressure Ammonia Synthesis
Jae-Rang Youn(윤재랑),Min-Jae Kim(김민재),Seung-jae Lee(이승재),In-Soo Ryu(유인수),Mincheol Kim(김민철),Woohyun Kim(김우현),Kang Hee Cho(조강희),Hyung-chul Yoon(윤형철),Sang Goo Jeon(전상구) 한국에너지기후변화학회 2023 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2023 No.5
탄소층으로 캡슐화된 Ni나노입자 촉매의 CO<sub>2</sub> 메탄화 반응
김혜정,김승보,김동현,윤재랑,김민재,전상구,이경자,이규복,Kim, Hye Jeong,Kim, Seung Bo,Kim, Dong Hyun,Youn, Jae-Rang,Kim, Min-Jae,Jeon, Sang Goo,Lee, Gyoung-Ja,Lee, Kyubock 한국재료학회 2021 한국재료학회지 Vol.31 No.9
Carbon-encapsulated Ni catalysts are synthesized by an electrical explosion of wires (EEW) method and applied for CO<sub>2</sub> methanation. We find that the presence of carbon shell on Ni nanoparticles as catalyst can positively affect CO<sub>2</sub> methanation reaction. Ni@5C that is produced under 5 % CH<sub>4</sub> partial pressure in Ar gas has highest conversions of 68 % at 350 ℃ and 70 % at 400 ℃, which are 73 and 75 % of the thermodynamic equilibrium conversion, respectively. The catalyst of Ni@10C with thicker carbon layer shows much reduced activity. The EEW-produced Ni catalysts with low specific surface area outperform Ni catalysts with high surface area synthesized by solution-based precipitation methods. Our finding in this study shows the possibility of utilizing carbon-encapsulated metal catalysts for heterogeneous catalysis reaction including CO<sub>2</sub> methanation. Furthermore, EEW, which is a highly promising method for massive production of metal nanoparticles, can be applied for various catalysis system, requiring scaled-up synthesis of catalysts.
약산성 처리물질을 이용한 SCR 폐촉매에서의 V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-WO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> 재활성에 관한 특성 분석
조희지 ( Hee-ji Cho ),윤재랑 ( Jae-rang Youn ),한은미 ( Eun-mi Han ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
질소산화물 등의 배출규제 강화로 인한 사용처의 확대로 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 폐촉매 발생량도 증가할 것으로 예상된다. 폐촉매는 지정폐기물로 분류되어 처리시에 비용이 발생하여, 물리적으로 재생하여 재사용 하거나 유가금속을 회수하는 방법으로 재활용하고 있다. 그러나 재생의 횟수가 제한적이고, 유가금속 회수는 비용이 고가이며 촉매의 85~90%를 차지하는 TiO<sub>2</sub>가 폐기된다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 SCR 촉매를 경제적이며 지속적으로 사용하기 위해 피독된 SCR 촉매 내 피독물질만 화학적으로 수세 및 정제하고 유가금속/TiO<sub>2</sub>의 함량을 높이는 최적의 세정 용매를 도출하는 촉매 재활성을 위한 기초연구를 수행하였다. 비교대상 촉매인 Poisoned 촉매를 5가지 세정용매로 화학적 처리결과, acetic acid 용매가 V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1.19 wt%의 높은 함량과 57.6%의 높은 피독물질 제거효율을 나타내며 다른 산 처리 용매에 비해 촉매 재생성이 높은 것으로 분석되었다. 세정 용매의 농도와 세정 시간에 따른 V2O5 함량과 피독물질 제거효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 각각 변수를 두어 실험을 진행하였다. 본 연구를 통해 0.1 N acetic acid로 처리한 촉매가 가장 높은 NO<sub>X</sub>전환율을 나타냈으며, 유가금속/TiO<sub>2</sub> 함량 또한 높게 나타나 본 연구 목표에 가장 적합한 세정용매로 판단되었다.
가스화공정 RDF Char를 이용한 CO<sub>2</sub>/CH<sub>4</sub> 개질반응의 합성가스 생성 특성 연구
( Nguyen Thi Huong Nhai ),여상구 ( Sang-gu Yeo ),이원준 ( Won-june Lee ),윤재랑 ( Jae-rang Youn ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-
매립지에서 발생하는 매립가스는 악취를 발생시켜 주변지역 대기환경을 저해하고 있다. 매립가스의 주성분은 온실가스인 이산화탄소(CO<sub>2</sub>)와 메탄가스(CH<sub>4</sub>)로 구성되어 있어, 바이오에너지와 같은 대체에너지 생산 기술 등의 연구에 활용되고 있다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생하는 RDF char를 이용하여 CO<sub>2</sub>/CH<sub>4</sub> 개질 반응을 통해 생성되는 합성가스의 주성분인 CO, H<sub>2</sub>의 생성 특성에 대해 연구하였다. 1023∼1173K의 온도에서 CH<sub>4</sub>/CO<sub>2</sub> ratio는 1.3으로 고정하여 혼합된 CO<sub>2</sub>와 CH<sub>4</sub>를 RDF char와 반응시켜 생성되는 H<sub>2</sub>와 CO의 변화를 측정하였다. 실험 결과에는 반응 온도가 1123K일 때 SUS bed의 CO<sub>2</sub> 전환율은 3.2%로 나타났으며, 반면 RDF char에서의 CO<sub>2</sub> 전환율은 81.7%로 나타났다. 이러한 실험결과로 RDF char는 CO<sub>2</sub> 개질반응에 촉매 역할을 하는 것으로 판단된다. 반응 후 RDF char 성분 분석 결과에 따라 함량이 높은 CaO는 반응전과 후 비슷한 결과를 나타났고 CO<sub>2</sub> 전환에 영향을 주지 않아 촉매 역할을 하는 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>나 TiO2에 의한 것으로 판단된다. 산소가 없는 경우에 RDF char에 의한 CO<sub>2</sub>와 CH<sub>4</sub> 개질 반응은 온도 증가에 따라 CO<sub>2</sub> 전환율은 45.3% (1023K)에서 83.16%(1173K)로 증가하였고 CH<sub>4</sub> 전환율은 10.2%(1023K)에서 27.0%(1173K)로 증가하였다. 또한 산소가 있는 경우는 산소 없는 경우보다 CH<sub>4</sub> 전환율은 1173K에서 27.0%에서 41.1%로 증가하고 발생가스의 H<sub>2</sub> 비율은 15.8%에서 22.3%로 증가한 것으로 나타났다. 이는 RDF char에 의해 메탄과 이산화탄소 개질 반응에 Reforming reaction과 Reverse WG shift reaction, Boudouard reaction, Reverse WG shift reaction에 의한 영향을 받는 것으로 판단된다.