니켈 혹은 로듐 촉매를 이용한 LPG 개질반응용 촉매개발
- 발행기관 아주대학교
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학부
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009723
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
수증기 개질 반응은 탄화수소 화합물로부터 연료전지의 연료인 수소를 생산하는 주요 반응중의 하나로서 많은 관심을 끌고 있는데 현재까지 다양한 촉매가 연구되고 있다. 알려진 촉매계는 크게 귀금속 촉매와 니켈로 대표되는 전이금속 촉매로 나눌 수 있는데 귀금속 촉매는 높은 활성과 낮은 탄소 침적을 가지고 있으나 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있으며 니켈 촉매는 가격이 저렴하고 높은 활성을 가지고 있으나 탄소 침적이 잘 되는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 액화 석유가스를 대상으로 수증기 개질 반응을 니켈과 로듐 촉매상에서 수행하였으며 각각 탄소 침적의 억제와 수소 생성량 증가에 초점을 맞추어 촉매를 개발하였다. 반응물 조성으로서 탄소대비 수증기의 몰비를 3으로 고정하고 873 K 에서 32000h-1 Rh 촉매에 조촉매인 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속을 첨가 한 결과 탄소 침적은 감소 되나 반응 활성도 감소 되었다. 반면에 란탄계열 금속을 첨가 한 경우에는 탄소 침적이 감소될 뿐만 아니라 반응 활성 또한 증가 되었다. 반응 활성은 Rh / Sm / γ-Al의 공간속도에서 반응을 진행하였다. 제조된 촉매는 질소물리흡착, 일산화탄소 화학흡착, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)로 분석하였다. 니켈 촉매에 망간을 첨가하였을 때 탄소 침적이 감소 되었으며 추가로 조촉매로 포타슘을 첨가하여 반응을 확인 해 본 결과 탄소침적이 확연하게 감소 되는 것을 확인 할 수 있었다. 2O3 > Rh / La / γ−Al2O3 > Rh / Ce / γ−Al2O3 > Rh / γ−Al2O3 > Rh / Yb / γ−Al2O3의 순서대로 감소하였으며 탄소 침적은 Rh / γ−Al2O3 > Rh / La / γ−Al2O3 > Rh / Yb / γ−Al2O3 > Rh / Sm /γ−Al2O3 > Rh / Ce / γ−Al2O3의 순서대로 감소하였다.
more목차
감사의 글∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅰ
요 약∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅲ
List of Figures∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅷ
List of Table∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ⅩⅠ
1. 서 론∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1
2. 포스트 석유시대의 대안∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
3. 수소에너지 시대∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4
4. 연료전지∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
1) 친환경성에너지원∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
2) 고효율에너지원∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
3) 새로운 시장의 잠재력∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
5. 수소스테이션∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11
1) 탈황기술∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
2) 연료개질기술 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
3) 수성가스전환반응기술∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
4) PSA∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13
5) 후처리 기술∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14
6. 고분자전해질 연료전지∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16
7. 수소제조기술∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
1) 화석연료개질에의한수소제조∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
2) 대체에너지의한물의저니분해수소제로∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
3) 광촉매를이용한물분해수소제조∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20
4) 생물학적기술을이용한물분해수소제조∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20
5) 저온 열화학 사이클로에의한 수소제조∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21
6) 탄화 수소개질반응∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21
(1) 수증기 개질반응∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22
(2) 부분산화반응∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22
(3) 오토 써멀 개질반응∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙23
(4) 이산화탄소 개질 반응∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙23
8. 문헌조사∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙25
1) 귀금속계 담지촉매∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26
2) 니클담지촉매∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙29
3) 지지체에따른영향∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30
4) 조촉매에 따른영향∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32
5) 탄소침적∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32
9. 실험방법∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34
1) 촉매제조∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34
(1) Al2O3를 지지체로 한Nickel계열촉∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34
(2) Al2O3를 지지체로 한Rhodium계열촉매∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34
(3) 촉매특성분석∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙37
① 비표면적 측정∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙39
② TPR(Temperature preogramed rediction)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙39
③ TGA(Thermogravimetric analysis)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙40
④ XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙40
10. 반응실험∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙41
11. 결과 및 고찰∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙44
1) 니켈담지촉매∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙44
(1) 니켈 담지량에 따른 반응활성∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙44
(2) 조촉매첨가및조촉매첨가량에 따른반응활성∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙48
(3) Potassium 첨가효과∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙65
2) 귀금속담지촉매∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙75
(1) 알칼리및알칼리토금속의영향∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙76
(2) 란탄계열금속의영향∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙88
12. 결과 및 추천∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93
13. Reference∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙95
14. Abstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙101
