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폐기물 유래 합성가스로부터 수소생산을 위한 HT-WGS 반응용 Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매의 Nb 담지량에 따른 효과
변희주 ( Hui-ju Byeon ),정창훈 ( Chang-hoon Jeong ),정대운 ( Dae-woon Jeong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
본 연구에서는 고온수성가스전이(HT-WGS: High Temperature Water Gas Shift; CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>) 반응용 Co-CeO<sub>2</sub> 촉매에 조촉매 Nb를 첨가하여 Nb 담지량에 따른 촉매의 특성 및 성능을 비교하였다. Nb 조촉매는 Co-CeO<sub>2</sub>에서 촉매 활성을 현저히 증가시키고 HT-WGS 반응에서 부반응인 메탄화 반응을 억제시키는 효과가 있다. 촉매는 공침법으로 제조되었으며, 촉매 활성과 물리·화학적 특성 간의 상관관계를 이해하기 위해 BET, XRD, CO-Chemisorption, XPS, Raman, H<sub>2</sub>-TPR을 활용하여 촉매의 특성을 분석하였다. 제조된 촉매 중 Nb 담지량이 1.5 wt.%인 Co-1.5Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매는 286,000 h<sup>-1</sup>의 매우 높은 공간속도에서 제조된 다른 촉매에 비해서 부반응으로 생성되는 CH<sub>4</sub> 선택도가 낮았으며 CO 전환율이 가장 높았다(Temp. = 450℃, Xco = 86%). 결과적으로 Co-1.5Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매가 가장 뛰어난 성능을 나타내었으며, 폐기물로부터 고순도 수소를 생산하기 위한 HTS 반응에서 매우 유망한 촉매로 사용될 수 있음을 확인하였다.
폐기물합성가스로부터 고순도 수소생산을 위한 고온전이반응용 마그네타이트 기반 촉매의 조촉매에 따른 영향 비교
변희주 ( Hui-ju Byeon ),정창훈 ( Chang-hoon Jeong ),정대운 ( Dae-woon Jeong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
본 연구에서 고온전이(HTS: High Temperature Shift; CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>) 반응용 마그네타이트 기반촉매(Me-Fe-Al-Glycine, 이하 Me-FAG)에 조촉매(Me= Cu, Ni, Zn, Co)를 도입하여 촉매의 특성 및 성능을 비교분석하였다. 촉매는 글리신을 이용한 졸겔법으로 제조되었으며 촉매의 물리-화학적 특성은 TPR, XRD를 통해 분석되었다. Cu―FAG, Ni-FAG, Zn-FAG, Co-FAG 촉매 중 Cu―FAG 촉매가 가장 높은 활성을 나타내었다. 이 결과는 Cu의 높은 산소이동성 및 흡탈착능에 기인한다. 또한, Cu 조촉매 담지량을 2.5 mol% 에서 15.0 mol%까지 다양하게 변화시켜 Cu 조촉매 담지량을 최적화하였다. 12.5 mol% Cu―FAG 촉매는 400 ℃에서 가장 높은 CO 전환율 (X<sub>CO</sub> = 87 %, at GHSV = 48,269 h<sup>-1</sup>)을 나타내었다. 결과적으로 다양한 금속 조촉매 중 Cu가 가장 뛰어난 성능을 나타내었으며, 특히 12.5 mol% Cu―FAG 촉매는 고순도 수소를 생산하기 위한 HTS 반응에서 매우 유망한 촉매로 간주되었다.
폐기물 유래 합성가스로부터 고순도 수소생산을 위한 HT-WGS 반응용 Ni과 Cu 비에 따른 NiCu-CeO<sub>2</sub> 촉매 활성 비교
변희주 ( Hui-ju Byeon ),정창훈 ( Chang-hoon Jeong ),정대운 ( Dae-woon Jeong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2020 No.1
본 연구에서는 고온수성가전이(HT-WGS: High Temperature Water Gas Shift; CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>) 반응용 NiCu-CeO<sub>2</sub> 촉매의 Ni 및 Cu의 비에 따른 특성 및 활성을 비교하였다. 이전 연구에서 바이메탈 C u -Ni 촉매에서 Cu는 부반응(메탄화)을 억제하는 반면, Ni은 WGS 활성을 향상시킨다고 보고되었다. 촉매는 증발유도자기결합 졸-겔법으로 제조되었으며, Ni과 Cu의 비를 1:1에서 1:4까지 변화시켰다. 촉매 활성과 물리·화학적 특성 간의 상관관계를 이해하기 위해 BET, XRD, H<sub>2</sub>-TPR, HR-TEM 등을 활용하여 촉매의 특성을 분석하였다. 제조된 촉매 중 N i과 Cu의 비가 1:4인 N iCu -CeO<sub>2</sub> 촉매는 83,665 h<sup>-1</sup>의 매우 높은 공간속도에서 높은 활성(Temp.= 450℃, XCO≈ 80%) 대비 가장 낮은 CH<sub>4</sub> 선택도를 나타내었다. 결과적으로 Ni과 Cu의 비가 1:4인 NiCu-CeO<sub>2</sub> 촉매가 가장 뛰어난 성능을 나타내었으며, 폐기물로부터 고순도 수소를 생산하기 위한 HT-WGS 반응에서 매우 유망한 촉매로 간주되었다.
폐기물 합성가스로부터 수소회수를 위한 고온가스전이(HTS) 반응용 Co-Nb-CeO2 촉매의 Nb 담지량의 영향
변희주(Hui-Ju Byeon),최태열(Tae-Yeol Choi),정대운(Dae-Woon Jeong) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계
In this study, it have been evaluated that the catalytic performance of Co-Nb-CeO2 catalysts with different Nb loading in HTS(High Temperature Shift; CO + H2O → CO2 + H2) reaction. The Nb promoter increases the catalytic performance in the water gas shift reaction. In addition, this promoter prevents the methanation which is a side reaction in WGS reaction. Co-Nb-CeO2 catalysts with different Nb loading have been prepared by co-precipitation method. To understand the physico-chemical properties of the catalysts, various techniques such as BET, XRD, H2-TPR are carried out. HTS reaction has been performed at severe condition with a GHSV(Gas Hourly Space Velocity) of 286,000h-1. Among the prepared catalysts, the 1.5 wt.% Nb promoted Co-Nb-CeO2 catalyst showed the highest CO conversion (Temp. = 450 oC, XCO = 86%) and the lowest CH4 selectivity than the other catalysts. This result suggests that the 1.5 wt.% Nb promoted Co-Nb-CeO2 could be used as a promising catalyst for the HTS reaction to produce hydrogen from waste-derived synthesis gas. and the 1 wt.% Nb promoted Cu-Nb-CeO2 catalyst.
폐자원 합성가스로부터 고순도 수소추출을 위한 HTS 반응용 Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매의 제조방법에 따른 성능 비교 연구
변희주 ( Hui-ju Byeon ),정대운 ( Dae-woon Jeong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
본 연구에서는 고온전이 (HTS: High Temperature Shift; CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>) 반응용 Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매 의 제조방법에 따른 촉매의 활성 및 특성을 비교하였다. Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매의 제조를 위해 공침(CP: Co-precipitation), 함침(IWI: incipient wetness impregnation), 졸겔(SG: Sol-gel), 수열합성(HT: Hydrothermal)의 4가지 방법을 사용하였다. BET, XRD, H<sub>2</sub>-TPR, XPS 등의 다양한 특성분석을 통해 제조방법을 달리하여 합성한 Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매의 활성과 물리·화학적 특성 간의 상관관계를 파악하였다. 제조된 촉매 중 공침법으로 제조한 Co-Nb-CeO<sub>2</sub>-CP 촉매는 315,282 h<sup>-1</sup>의 높은 가스공간속도(GHSV: Gas Hourly Space Velocity)에서 타 방법으로 제조한 촉매에 비해 높은 활성 및 안정성을 나타내었으며(Temp. = 450℃, Xco = 84%), 기존 상용촉매(Fe-Cr) 대비 매우 우수한 성능을 나타냈다. 이는 Co-Nb-CeO<sub>2</sub>-CP 촉매의 우수한 산소저장능(OSC: Oxygen Storage Capacity)에 기인한 결과이다. 결과적으로 Co-Nb-CeO<sub>2</sub>-CP 촉매는 제조한 Co-Nb-CeO<sub>2</sub> 촉매 중 가장 우수한 성 능을 나타내었으며, 폐자원으로부터 HTS 반응을 통해 고순도 수소를 추출하기 위한 유망 촉매로 간주되었다.