KCI등재
충전층 플라즈마 반응기에서 Ni-CeO₂ / γ-Al₂O₃ 촉매를 이용한 프로페인-합성 가스 건식 개질
저자
라미아 술타나(Lamia Sultana) ; Md. 샤히누르 라만(Md. Shahinur Rahman) ; M.S.P. 수드하카란(M.S.P. Sudhakaran) ; Md. 목터 호세인(Md. Mokter Hossain) ; 목영선(Young Sun Mok) 연구자관계분석
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2019
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Korean
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KCI등재
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학술저널
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81-90(10쪽)
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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 사용하여 C₃H8/CO₂ 비율 1/3, 총 유량 300 mL min<SUP>-1</SUP>에서 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 함침된 γ-Al₂O₃를 공기 분위기에서 소성시킨 후, H₂/Ar 분위기에서 환원시켰다. 촉매 특성 조사에는 X-선 회절분석기(XRD), 투과 전자현미경(TEM), 전계 방출 주사전자현미경(FE-SEM), 승온 탈착(H₂-TPD, CO₂-TPD) 및 라만 분광기가 이용되었다. 열로 환원된 촉매와 비교하면 플라즈마 방전하에서 환원된 Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃ 촉매가 개질 반응을 통한 합성 가스 생산에서 보다 우수한 촉매 활성을 나타내었다. 또한, 플라즈마로 환원된 Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃가 개질 반응의 문제점인 탄소퇴적 관점에서 장기 촉매 안정성을 보여주었다.
더보기A 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. The plasma-catalytic DRP was carried out with either thermally or plasma-reduced Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃ catalyst at a C₃H8/CO₂ ratio of 1/3 and a total feed gas flow rate of 300 mL min<SUP>-1</SUP>. The catalytic activities associated with the DRP were evaluated in the range of 500 ~ 600 ℃. Following the calcination in ambient air, the γ-Al₂O₃ impregnated with the precursor solution (Ni(NO₃)₂ and Ce(NO₃)₂) was subjected to reduction in an H2/Ar atmosphere to prepare Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃ catalyst. The characteristics of the catalysts were examined using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), field emission scanning electron 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 production of syngas, compared to the thermally reduced catalyst. Besides, the plasma-reduced Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃ catalyst was found to show long-term catalytic stability with respect to coke resistance that is main concern regarding the DRP process.
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