바이오매스 촉매 열분해를 이용한 수소생성 = Catalytic pyrolysis of biomass for hydrogen production
저자
이승현 ( Seunghyun Lee ) ; 김가빈 ( Gabin Kim ) ; 박기영 ( Ki-young Park ) 연구자관계분석
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학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
65-65(1쪽)
제공처
바이오매스 열분해는 수소가 풍부한 합성가스, 바이오오일, 바이오차로 전환하는 효율적인 방법이다. 바이오매스 열분해는 고온으로 갈수록 합성가스의 함량과 수소가스 농도가 증가하나 온도 상승에 오랜 시간이 소요되고 에너지가 많이 요구되는 단점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스의 열분해 반응시간과 소요되는 에너지를 줄이고, 수소가스의 생성량을 늘리기 위하여 촉매를 사용한 열분해 방법을 적용하였다. A물 재생센터의 소화슬러지를 바이오매스로 사용하였으며, 촉매첨가에 대한 비교를 위하여 800℃와 1000℃에서 Tube muffle furnace를 이용하여 소화슬러지를 열분해 하였다. 촉매는 CaO, Al<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>를 사용하였으며, 무산소조건 조성을 위해 질소가스를 30분간 100mL/min으로 주입하였다. 그 후에는 Carrier gas로 10mL/min으로 변경하여 흘려주었다. 반응온도는 800℃로 유지하였으며, 승온률과 반응시간은 각각 30℃/min과 60분으로 고정하였다. 열분해 생성 가스는 가스크로마토그래피(Gas Chromatography, GC) TCD 검출기로 가스 조성 및 수소가스를 분석하였다. 촉매에 따른 수소가스 생성을 비교하기 위해 촉매 종류를 변화시켜 주고 다른 조건들은 동일하게 진행하였다. 실험 결과, 촉매를 첨가하지 않았을 때 800℃에서 30.59%, 1000℃에서는 42.07%의 수소가스가 생성되었다. 촉매는 열분해에 의해 생성된 비응축성 가스가 입자 사이를 이동하여 체류시간을 증가시켜 바이오차와 유기물의 2차적인 열분해 및 휘발성 물질의 열분해 반응을 촉진시킨다. 촉매 첨가 후 저온에서 열분해를 하였을 때가 촉매를 첨가하지 않은 고온의 열분해 보다 높은 효율로 수소가스 및 합성가스 생성이 관찰되었다. 촉매별 합성가스의 조성과 수소 생성 수율에 차이가 발생하므로 목표하는 가스의 함량에 따른 촉매 선택을 통하여 소화슬러지를 이용한 열분해 효율의 증대 가능성을 확인하였다.
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