| Au/α-MoC로 수성가스 전화 저온 수소생성 | ||
|
||
 최근, 베이징대학 마딩(馬丁) 프로젝트팀은 다롄이공대학 스촨(石川), 미국 Brookhaven National Laboratory(BNL) Jose A. Rodriguez, 중국과학원대학 저우우(周武), 산시(山西)석탄화학연구소/중커(中科)합성유기술유한회사 원샤오둥(溫曉東) 등의 프로젝트팀과 공동으로 새로운 저온 수소생성 시스템을 구축하여 수소에너지 경제의 보급 및 수소기체 정제 과정에 새로운 아이디어를 제공하였다. 관련된 연구 성과는 2017년 6월 22일, 탄화몰리브덴 담체 층상 금 클러스터 촉매제를 이용한 저온 수성가스 전화 반응(Atomic-layered Au clusters on α-MoC as catalysts for the low temperature water-gas-shift reaction)이라는 제목으로 Science에 온라인으로 게재되었다. 본 연구는 환원성 담체 분산 귀금속을 저온 전화 촉매제로 사용하는 기존의 연구 아이디어에서 벗어나 전이금속 탄화물의 우수한 열안정성 및 분산된 금속과의 비교적 강한 상호작용 특성을 이용하여 이중 기능 탄화물 담체 금 촉매제 Au/α-MoC를 제조하였다. 입방정계 α-MoC는 저온에서 H2O를 활성화하여 해리시키고 분산된 Au는 저온에서 CO 흡착 활성화를 촉진시켜 계면에서 개질 반응이 완성됨과 아울러 H2가 생성된다. 해당 촉매제는 수성가스 전화 반응 온도를 120℃로 낮출 수 있다. 공간 속도(Space velocity)가 180,000h-1인 반응 조건에서 반응 활성은 1.05molCO/(molAu*s)에 달하여 기존의 연구에 비하여 1개 수량급 이상 향상되었을 뿐만 아니라 CO 전화율도 95% 초과하여 저온 조건에서 수성가스 전화 반응의 높은 반응 전화율 및 높은 반응 속도를 동시에 확보하였다. 단원자 해상도 구면수차 보정 전자현미경 및 흡수 분광학적 연구 그리고 이론적 시뮬레이션 계산을 결합하여 분석한 결과, Au와 담체 탄화몰리브덴의 강한 상호 작용으로 Au에는 2차원 층상 나노 구조 및 전자 부족 코어가 형성되는데 이는 CO와 H2O가 저온에서 활성화되는 핵심이며 또한 해당 촉매제는 고온 활성화 및 반응 조건에서 뛰어난 구조 안정성을 나타냈다. 수성가스 전화 반응(CO+H2O=CO2+H2)으로 물에서 수소를 획득할 수 있을 뿐만 아니라 해당 반응은 화석 에너지 및 바이오매스 수소 제조 그리고 수소 기체 정제 과정의 중요한 반응으로서 수증기 개질 반응과 결합하면 주요한 저원가 수소 제조 산업 기술로 되어 암모니아 합성 그리고 유제품 및 화학제품 생산 과정에 광범위하게 응용될 전망을 보인다. 동시에 수소에너지 경제의 발전에 따라 수소연료전지도 주요한 새로운 에너지 응용 플랫폼으로 될 전망이다. 수소연료 중의 소량의 일산화탄소(CO)가 연료전지 촉매제에 대한 독성화를 방지하기 위해 수성가스 전화 반응을 이용하여 수소연료를 정제할 수 있다. 수성가스 전화 반응은 저온에서 유리한 반응으로서 만약 비교적 낮은 온도에서 작업할 수 있는 고효율 수성가스 전화 촉매제를 개발하면 높은 촉매화 활성 및 열역학적 우위를 확보할 수 있는데 이는 또한 저온 수소연료 전지(작업 온도 70~90℃)와 효과적으로 융합되는 요구이다. 그러므로 저온 영역(<150℃)에서 작업할 수 있을 뿐만 아니라 높은 촉매화 활성 및 안정한 성질을 보유한 수성가스 전화 촉매제 개발은 중대한 의미가 있다. 정보출처 : http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info68848.htm |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB