Exsolution법을 이용한 Ni/MgO 메탄 수증기 개질 촉매 제조 및 특성 평가

초록

석유자원 고갈과 지구온난화현상이 진행됨에 따라 대체 에너지원 개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 오염 물질의 방출이 적은 새로운 에너지 전환 및 저장 장치인 연료전지가 그에 따른 하나의 대안책으로 부상하고 있다. 연료전지의 연료 수소는 이산화탄소를 배출하지 않고 높은 에너지를 가지고 있지만 수소를 생산하는 과정에 많은 비용이 필요하다. 따라서 매장량이 풍부한 천연가스를 수소에너지로 전환하여 연료전지 등에 사용하기 위한 개질촉매 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 메탄 수증기 개질 촉매로는 전이금속 (Ni, Co, Cu) 또는 귀금속계 촉매 (Ru, Pd, Pt)가 사용되는데, 귀금속계 촉매는 촉매활성이 우수하고 탄소침적에 대한 내성도 우수하지만 고가의 가격을 갖는다는 단점이 있고 Ni계 촉매는 귀금속보다는 저렴하고 제조공정도 단순하여 경제적 측면에서 효율적이지만 탄소 침적 또는 입성장 등으로 인한 열화문제가 단점으로 지적되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 Ni계 개질촉매의 내구성을 향상시키기 위해 NiMgO를 exsolution방법을 이용하여 Ni촉매를 활성화시킨 복합개질촉매를 제조하여 촉매활성 및 내구성을 평가하였다. Fixed bed reactor 내에 촉매를 넣고 메탄:수증기=1:2, 200-800℃ 온도범위에서 메탄전환율을 측정 및 평가하여 메탄전환율에 미치는 환원 온도 및 소결 온도의 영향을 조사하였다. XRD와 SEM을 통해 제조된 촉매의 미세구조와 분포를 확인하였다.?