가압 기포 유동층 반응기에서의 Ni계 촉매 CO<sub>2</sub> 메탄화 특성 연구

손성혜; 서명원; 황병욱; 박성진; 김정환; 이도연; 고강석; 전상구; 윤성민; 김용구; 김재호; 류호정; 이영우

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자료유형: 학술저널

저자정보: 손성혜 (충남대학교 에너지과학기술대학원) 서명원 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 황병욱 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 박성진 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 김정환 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 이도연 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 고강석 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 전상구 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 윤성민 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 김용구 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 김재호 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 류호정 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) 이영우 (충남대학교 에너지과학기술대학원)

저널정보: 한국화학공학회 화학공학 화학공학 제56권 제6호

발행연도: 2018.1

수록면: 871 - 877 (7page)

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

가압 기포 유동층 반응기에서의 Ni계 촉매 CO2 메탄화 특성 연구

손성혜 에너지과학기술학과 2019.01 학위논문

2018

가압 기포 유동층 반응기에서의 Ni/Al₂O₃ 촉매 CO₂ 메탄화 특성 연구

손성혜 , 황병욱 , 박성진 외 10명 한국에너지기후변화학회 학술대회 2018.11 학술대회자료

가압 기포 유동층 반응기에서의 Ni계 촉매 CO<sub>2</sub> 메탄화 특성 연구

손성혜 , 서명원 , 황병욱 외 10명 화학공학 2018.01 학술저널

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전 세계적으로 재생에너지의 비율이 증가함에 따라, 재생에너지로부터 생산되는 불연속적이고 간헐적인 에너지 저장 문제가 주목을 받고 있다. 다양한 에너지 저장 시스템(ESS) 중에서 $CO_2$ 메탄화 기술은 타 시스템에 비해 높은 저장 용량과 저장 기간으로 각광 받고 있다. $CO_2$ 메탄화 반응은 발열반응이며, 촉매가 낮은 온도 범위($250-500^{\circ}C$)에서 높은 활성 및 메탄 선택도를 갖는다. 기존의 고정층 방식에 비하여 유동층 반응기는 높은 열전달 특성으로 인해 발열반응에 적합하며, 열전달과 물질 전달이 유리한 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는, 촉매 특성 평가를 위해 기포유동층 반응기(Diameter: 0.025 m, Height: 0.35 m)와 $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ (Ni 70% and ${\gamma}-Al_2O_3$ 30%) 촉매를 사용하였다. 반응 조건은 $H_2/CO_2$ mole ratio: 4.0-6.0, 조업온도 $300-420^{\circ}C$, 조업 압력 1-9 bar 및 $U_o/U_{mf}$ 1-5이었다. 생성 가스의 조성은 NDIR를 통해 분석하였으며, $CO_2$ 전환율은 $H_2/CO_2$ ratio, 압력, 온도가 증가함에 따라 높아지는 경향을 보였다. 이에 반해 가스유속이 빨라질수록 $CO_2$ 전환율은 떨어졌다. 최적의 운전 조건은 $H_2/CO_2$ ratio: 5, 조업온도 $400^{\circ}C$, 조업 압력 9 bar 및 $1.4-3U_{mf}$이었으며 이 때 $CO_2$ 전환율은 99.6%로 나타났다. 본 실험 촉매의 경우 장기 운전 시 촉매 성능 저하가 없이 $CO_2$ 전환율이 일정하게 유지하는 것을 확인하였다.

#Power-to-Gas #$CO_2$ methanation #Bubbling fluidized bed #$CO_2$ Conversion #$CH_4$ Selectivity

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