고압의 가스 주입 조건에서 스파크 플라즈마를 이용한 메탄의 활성화 비교

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 고압의 가스 주입 조건에서 스파크 플라즈마를 발생시켜 메탄의 활성화를 통한 전환율을 비교하였다. 생성 가스 조성은 가스크로마토그래피를 이용하여 분석하였으며, 상온에서 실험을 진행하였다. 가스를 혼합하여 공급하기 위해 챔버에 메탄과 아르곤을 충전한 후 레귤레이터를 이용하여 노즐을 통해 2bar의 압력조건으로 반응기 내부에 공급하였다. 플라즈마는 반응기의 상단부, 하단부에 위치한 전극 사이에 발생시켰으며, 상단부 전극에 노즐을 장착하였고 하단부 전극은 니켈폼을 장착하였다. 스파크 플라즈마는 9kV, 3kHz 조건으로 발생시켰으며, 촉매의 유무와 종류에 따른 메탄의 전환율을 비교하였다. 촉매는 γ-Al₂O₃, 5wt.% Zn/γ-Al₂O₃를 사용하였으며, 촉매가 있을 경우 스파크 플라즈마에 의해 촉매 상에서 메탄이 활성화되어 생성가스 분석 결과에서 CO₂와 CO가 검출되었다. 결과적으로 메탄이 탄화수소로 전환되는 반응보다 메탄이 분해되는 반응이 지배적으로 나타났다.