수증기 개질 반응에서 니켈촉매의 향상된 활성을 위한 구형 알루미나 볼의 특성 제어

Control of Textural Property in Spherical Alumina Ball for Enhanced Catalytic Activity of Ni-supported Al2O3 Catalyst in Steam-Methane

최근 수소에너지에 대한 관심이 높아지면서 다양한 수소 생산 방법들이 연구되어지고 있다. 현재 수소를 생산하는 여러 가지 방법들 중 천연가스의 수증기 개질법은 가장 경제적이며 대량의 수소를 생산할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 특히 천연가스의 주 성분인 메탄은 가장 높은 H/C 비율을가지는 탄화수소로서, 수증기 개질 원료로 가장 이상적이다. 실제로 많은 천연가스 수증기 개질 공정은 충전층 반응기에서 진행이 되는데, 반응기 내 압력강하를 줄이기 위해 수 mm 크기로 성형된 촉매가 사용 된다. 그러나 성형 촉매 내부에서 확산 속도 느려 반응 중 촉매의 활성점이 충분히 활용되지못한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 산용액 처리를 통해 상용 구형 알루미나 지지체의 기공특성을조절하였다. HCl 처리 시간을 조절하여 구형 알루미나 지지체의 기공 크기 및 기공 부피를 조절하였다. HCl 처리 시간이 늘어남에 따라, 제조된 알루미나 지지체는 더 큰 기공 크기 및 더 큰 기공 부피를 가지며, 상응하는 Ni/Al2O3 촉매는 촉매 내부의 반응 분자의 입자내 확산 증가로 인해 높은 공간속도에서 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 나타내었다. 또한 Ni/Al2O3 촉매의 기공도가 증가함에 따라 생성 가스의 조성이 변화함을 확인하였으며 장시간의 연속운전동안 비활성화 없이 촉매 활성이잘 유지됨을 확인하였다.