충전층 플라즈마 반응기에서 Ni-CeO2 / γ-Al2O3 촉매를이용한 프로페인-합성 가스 건식 개질 (Dry reforming of Propane to Syngas over Ni-CeO2 / γ-Al2O3 Catalysts in a Packed-bed Plasma Reactor)

서지정보

· 발행기관 : 한국청정기술학회
· 수록지 정보 : Clean Technology / 25권 / 1호 / 81 ~ 90페이지
· 저자명 : 라미아 술타나, Md. 샤히누르 라만, M.S.P. 수드하카란, Md. 목터 호세인, 목영선

초록

프로페인(C3H8)의 건식 개질(CO2 개질)을 통한 합성 가스(H2와 CO 혼합물) 제조를 위해 Ni-CeO2/γ-Al2O3 촉매가 충진된 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 사용하였다. 열 또는 플라즈마에 의해 환원된 Ni-CeO2/γ-Al2O3 촉매를 사용하여C3H8/CO2 비율 1/3, 총 유량 300 mL min-1에서 플라즈마-촉매 건식 개질을 수행하였다. 건식 개질에 대한 촉매 활성은 온도범위 500 ~ 600 ℃에서 평가되었다. Ni-CeO2/γ-Al2O3 촉매 제조를 위해 전구물질 수용액(질산니켈, 질산세륨)으로 함침된γ-Al2O3를 공기 분위기에서 소성시킨 후, H2/Ar 분위기에서 환원시켰다. 촉매 특성 조사에는 X-선 회절분석기(XRD), 투과전자현미경(TEM), 전계 방출 주사전자현미경(FE-SEM), 승온 탈착(H2-TPD, CO2-TPD) 및 라만 분광기가 이용되었다. 열로환원된 촉매와 비교하면 플라즈마 방전하에서 환원된 Ni-CeO2/γ-Al2O3 촉매가 개질 반응을 통한 합성 가스 생산에서 보다우수한 촉매 활성을 나타내었다. 또한, 플라즈마로 환원된 Ni-CeO2/γ-Al2O3가 개질 반응의 문제점인 탄소퇴적 관점에서 장기 촉매 안정성을 보여주었다.

영어초록

A dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor packed with Ni-CeO2/γ-Al2O3 catalyst was used for the dry (CO2)reforming of propane (DRP) to improve the production of syngas (a mixture of H2 and CO) and the catalyst stability. Theplasma-catalytic DRP was carried out with either thermally or plasma-reduced Ni-CeO2/γ-Al2O3 catalyst at a C3H8/CO2 ratio of1/3 and a total feed gas flow rate of 300 mL min-1. The catalytic activities associated with the DRP were evaluated in the range of500 ~ 600 ℃. Following the calcination in ambient air, the γ-Al2O3 impregnated with the precursor solution (Ni(NO3)2 andCe(NO3)2) was subjected to reduction in an H2/Ar atmosphere to prepare Ni-CeO2/γ-Al2O3 catalyst. The characteristics of thecatalysts were examined using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), field emission scanningelectron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), temperature programmed reduction (H2-TPR), temperature programmed desorption (H2-TPD, CO2-TPD), temperature programmed oxidation (TPO), and Raman spectroscopy.
The investigation revealed that the plasma-reduced Ni-CeO2/γ-Al2O3 catalyst exhibited superior catalytic activity for the productionof syngas, compared to the thermally reduced catalyst. Besides, the plasma-reduced Ni-CeO2/γ-Al2O3 catalyst was found to showlong-term catalytic stability with respect to coke resistance that is main concern regarding the DRP process.

참고자료

· 없음