KIC News, Volume 24, No. 2, 2021 45
금속 3D 프린팅 기술을 활용한 통합 촉매시스템 제작
- 3D 프린팅 기술 기반으로 반응용 튜브 자체가 촉매인 Self Catalytic Reactor (SCR)를 장착한 통합 촉매시스템 구현과 C1 가스 반응에의 적용 가능성 확인 –
도야마 대학의 응용화학과와 중국과학원의 석탄화학원 등의 공동연구그룹은 금속 3D 프린팅 기술을 활 용하여 반응용 튜브 자체가 촉매 반응기가 되는 다양한 금속 성분의 self catalytic reactor (SCR)을 제작하 여 C1 chemistry 기반의 다양한 촉매 반응에 적용한 결과를 공개하였다. Fe, Co, Ni 성분으로 제작된 각각 의 SCR은 피셔-트롭쉬, CO2 수소화, CH4와 CO2의 건식개질반응에 각각 적용되었으며, 일반적으로 사용 되는 관형 반응기에서의 촉매반응과 동일 반응조건에서 비교하였을 때 반응물의 전환율은 동일한 수준을 보였고, 특정 생성물의 선택도는 오히려 높아지는 결과를 보였다. 본 기술은 다양한 형태의 반응기 제조 기 술에 활용되어 촉매 반응시스템의 성능 및 효율 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 성과는 Nature 출판 그룹의 ‘Nature Communications’ 온라인 저널에 게재되었다.
※발표논문: Qinhong Wei, Hangjie Li, Guoguo Liu, Yingluo He, Yang Wang, Yen Ee Tan, Ding Wang, Xiaobo Peng, Guohui Yang, and Noritatsu Tsubaki, “Metal 3D printing technology for functional integration of catalytic system”, Nature Communications, 11, 4098, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-17941-8.
Figure. 각 성분 SCR의 촉매 성능.
a 표면 연마 후의 SCR. b 피셔-트롭쉬 반응용 Fe-SCR (반응조건: T = 573 K;
H2/CO = 2.0; flow rate, 20 ml min-1; time on stream, 10 h). c CO2 수소화 반응용 Fe-SCR for (반응조건: P = 1.0 MPa; H2/CO2 = 3.0; flow rate, 20 ml min-1; time on stream, 10 h). d 피 셔-트롭쉬 반응용 Co-SCR (반응조건:
P = 2.0 MPa; H2/CO = 2.0; flow rate, 20 ml min−1; time on stream, 10 h). e, 메탄건식개질용 Ni-SCR (반응조건: P
= 0.1 MPa; CO2/CH4/Ar = 45/45/10;
flow rate, 40 ml min−1; time on stream, 8 h).
출처: 2020. 8. 14. Nature (https://www.nature.com/articles/s41467-020-17941-8) 작성: 김 성 탁 (충남대학교, 응용화학공학과)
KIC News, Volume 24, No. 2, 2021
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