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유영우(Young-Woo You),임민택(Mintaek Im),허일정(Iljeong Heo),장태선(Tae-Sun Chang),이진희(Jin Hee Lee) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
에탄에 의한 이산화탄소 개질반응(CO2 reforming of ethane, CRE)은 셰일가스와 온실가스인 이산화탄소를 활용해 합성가스를 생산하는 주요 반응 중 하나이다. 지금까지 CRE 연구는 주로 저온 고성능 촉매 개발에 초점이 맞춰져 왔으나, 산업적 활용을 위해서는 고온 CRE 촉매 개발이 필수적이다. 하지만 고온에서는 에탄이 열분해되기 때문에 이를 고려한 새로운 촉매 설계가 필요하다. 본 연구에서는 고온 CRE 반응에서 지지체의 영향을 분석하기 위해 Ni/Al₂O₃, Ni/MgAl₂O₄, Ni/MgO 촉매를 이용해 800℃에서 CRE 반응을 수행하였다. Ni/MgAl₂O₄와 Ni/MgO 촉매는 높고 안정적인 성능을 나타냈지만, Ni/Al₂O₃ 촉매는 반응 초기부터 성능이 급격히 감소했으며 반응 후 다량의 탐소침적이 관찰되었다. 다양한 특성 분석을 수행한 결과, Ni/Al₂O₃ 촉매의 급격한 비활성화 원인은 지지체 산점에서 C₂H₄이 쉽게 분해되어 탄소를 형성하고 이것이 Ni표면을 막기 때문인 것으로 나타났다. 지지체의 산점을 억제하기 위해 Al₂O₃에 Mg을 도핑한 지지체를 제조하였고, 이를 이용하여 고온 CRE반응을 수행했다. 그 결과, Mg 도핑 함량이 증가할수록 촉매 비활성화는 감소하였고 탄소침적은 억제되는 것을 확인하였다. 상기 결과들을 통해, 고온 CRE반응의 촉매설계에 있어서 지지체의 산점을 억제하는 것이 매우 필수적인 요소라는 사실을 알 수 있다.
메탄 전환 성능 향상을 위한 Pt-Pd 기반 촉매 개발
박지석(JiSeok Park),이동석(Dongseok Lee),이재홍(JaeHong Lee),허일정(IlJeong Heo),강성봉(Sung Bong Kang) 한국자동차공학회 2020 한국 자동차공학회논문집 Vol.28 No.4
The complete oxidation of methane under realistic feed conditions containing water vapor normally requires high reaction temperatures above 500 °C over the typical platinum group metal(PGM)-based catalysts. A Pt-Pd bimetallic catalyst was developed to improve the low-temperature oxidation performance of methane under various oxygen concentration levels in the feed. The PGMs supported by alumina catalysts were prepared as a function of Pt:Pd ratio(1:0, 1:1, and 0:1) through the wet-impregnation method. The Pt:Pd-1:1 catalyst showed better oxidation activity than the Pd-only and Pt-only catalysts, where the better performance of the Pt:Pd-1:1 bimetallic catalyst appears to be on account of the superior steam reforming activity by Pt and the intrinsic oxidation activity by Pd.
메조다공성 알루미나에 담지된 팔라듐 촉매의 메탄 연소 반응
김민석(Minseok Kim),임수현(Suhyun Lim),바툴라 하리 바부(Hari Babu Bathula),허일정(Iljeong Heo),김정랑(Jeong-Rang Kim),이진희(Jin Hee Lee),서영웅(Young-Woong Suh) 한국자동차공학회 2020 한국 자동차공학회논문집 Vol.28 No.5
Methane has 21 times more global warming potential than carbon dioxide. Particularly, slipped methane after burning fossil fuel, natural gas, and shale gas is one of the major sources of CH₄, and must be mitigated by methane combustion over heterogeneous catalysts(typically, Pd/Al₂O₃). Herein, we have prepared a mesoporous palladium alumina catalyst(MPdA) with one-pot solvent deficient precipitation(SDP), in which the calcination temperature varies from 400 to 1000 °C with a step of 100 °C. Among the prepared MPdA catalysts, the best catalytic performance was achieved with the one calcined at 800 °C, which is supported by the results of the Pd dispersion. Since the developed catalyst was examined as superior to conventional Pd/Al₂O₃, the SDP method is significant in synthesizing an active catalyst for methane combustion.
다이카바메이트 합성 반응에서의 조촉매로써의 이온성 액체의 활성과 반응 후 조촉매 회수
임민택(Mintaek Im),임정애(Jung Ae Lim),한슬기(Seulgi Han),허일정(Iljeong Heo),이진희(Jin Hee Lee) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
다이아민 산화 카보닐화 반응은 다이카바메이트 직접 합성의 한 반응으로써, 이산화탄소 개질을 통해 생성된 일산화탄소와 수소를 모두 활용할 수 있는 반응 경로임과 동시에, 기존 포스겐 활용이 필수적인 다이이소시아네이트 공정을 대체할 수 있는 반응으로 주목받고 있다. 그러나 다이카바메이트 합성메커니즘에는 할라이드 계열 조촉매가 필수적으로 관여하지만, 지금까지 보고된 연구에서는 활용후 조촉매를 회수 후 재활용하려는 시도는 제안되지 않았다. 본 연구에서는 기존 무기염 대신 할라이드 기반의 다양한 이온성 액체를 다이카바메이트 합성 반응의 조촉매로 활용하는 가능성을 확인하였다. 또한, 반응 후 활용 조촉매 회수 방법을 확인하고, 이를 활용하여 반응 활성을 확인하였다.