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니켈/알루미나 촉매상에서 CO의 플라즈마 촉매 메탄화 반응에 미치는 니켈 함량의 영향
좌은진 ( Eun Jin Jwa ),장두일 ( D. I. Jang ),고란영 ( R. Y. Ko ),이상백 ( S. B. Lee ),목영선 ( Y. S. Mok ) 한국공업화학회 2011 응용화학 Vol.15 No.1
알루미나에 0∼12.5%의 니켈이 담지 된 촉매와 플라즈마를 결합하여 일산화탄소의 촉매 메탄화 반응을 수행하였다. CO와 H2는 1:3의 비율로 반응기에 유입되었으며 H2, CO, CO2, CH4의 농도는 가스 크로마토그래피로부터 측정되었다. 알루미나(bare alumina)를 사용하였을 때는 CO가 CH4로 전환되지 않았지만 니켈이 담지 된 촉매는 메탄화 반응에 영향을 주었고, 촉매상의 니켈 조성이 증가함에 따라 반응 속도가 증가되었다. 저 농도의 니켈이 함량된 촉매를 사용했을 경우 300℃ 이상의 고온에서 반응을 진행했을 경우에는 촉매 자체의 활성이 높아 거의 최대 효율을 나타냈다. 240℃ 이하의 저온영역에서는 다소 메탄화 효율이 낮았지만 저온 플라즈마에 의해 CO와 H2가 들뜬 상태로 활성화되어 촉매적 메탄화 효율은 증가하였다. 고 농도의 니켈이 함량된 촉매를 사용한 반응에서는 촉매 자체의 활성이 저온영역에서 좋았으나 저온플라즈마에 의해 더욱 메탄화 반응이 향상되었다.
뷰테인 건식 개질 반응을 위한 Ni/γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 촉매를 이용한 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정 비교
조진오,좌은진,목영선,Jo, Jin-Oh,Jwa, Eunjin,Mok, Young-Sun 한국가스학회 2018 한국가스학회지 Vol.22 No.1
기존 건식 개질 반응에 사용되는 니켈 기반 촉매 공정은 활성화 온도가 높고, 촉매 표면의 활성점에 탄소 침착 및 금속 소결 현상 등의 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 촉매공정에 DBD 플라즈마 공정이 결합된 촉매+플라즈마 공정을 이용하여 뷰테인 건식 개질 반응 특성을 조사하고 기존 촉매 공정과 비교 분석하였다. 촉매의 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기, XRD, SEM 및 TEM 등을 사용하여 물리 화학적 특성을 조사 하였다. $580^{\circ}C$에서 $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$촉매를 사용한 경우 촉매+플라즈마 공정의 경우 촉매 단독 공정에 비해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 각각 27%, 39%향상되었다. 촉매+플라즈마 공정의 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성종의 영향으로 이산화탄소와 뷰테인 전환율 및 생성되는 수소 농도가 증가하였으며, 뷰테인 건식 개질 반응 과정에서 플라즈마에 의해 니켈 촉매의 크기가 감소하고 분산도가 증가하여 반응 효율이 향상되는 것으로 판단되었다. Conventional nickel-based catalyst processes used for dry reforming reactions have high activation temperatures and problems such as carbon deposition and metal sintering on the active sites of the catalyst surface. In this study, the characteristics of butane dry reforming reaction were investigated by using DBD plasma combined with catalytic process and compared with existing catalyst alone process. The physical and chemical properties of the catalysts were investigated using a surface area & pore size analyzer, XRD, SEM and TEM. Using $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ at $580^{\circ}C$, in the case of the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane were improved by about 30% than catalyst alone process. When the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane and the hydrogen production concentration are enhanced by the influence of various active species generated by the plasma. In addition, it was found that the particle size of the catalyst is decreased by the plasma in the reaction process, and the degree of dispersion of the catalyst is increased to improve the efficiency.