Characteristics of ZrO<sub>2</sub> Felt Supported Cu/Zn Catalyst for Methanol Steam Reforming

(1)

메탄올 수증기개질을 위한 ZrO

2

펠트 기반 Cu/Zn 촉매 특성 연구

최 은 영^†

국방과학연구소 제4기술연구본부 4부

Characteristics of ZrO 2 Felt Supported Cu/Zn Catalyst for Methanol Steam Reforming

EUNYEONG CHOI

^†

The 4th R&D Institute, Agency for Defense Development, Bugyuseong-daero 488beon-gil, Yuseong-gu, Daejeon 34060, Korea

†Corresponding author : [email protected] Received 31 March, 2017 Revised 18 April, 2017 Accepted 30 April, 2017

Abstract >> Characteristics of ZrO

2

felt supported Cu/Zn catalysts have been in- vestigated for the production of hydrogen via methanol steam reforming. Cu and Zn in different weight percent were loaded using wet impregnation over ZrO

2

felt support. The catalysts were characterized with BET and FE-SEM. The perform- ance of these synthesized catalysts were investigated at SCR=1.5, GHSV=2000 h

^-1

, temperature=300~400℃, and pressure=2.5~19.5 barA. The results showed that the Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

catalyst was most active in terms of methanol con- version and hydrogen production. The methanol conversion in steam reforming of methanol was 84.6% at 19.5 barA and furnace 400℃ over Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

catalyst. The catalysts prepared using ZrO

2

felt show higher reactor temperature than the pellet type catalyst at same furnace temperature.

Key words : Methanol steam reforming(메탄올 수증기개질), Catalyst(촉매), Pressurized reforming(가압개질), Wet impregnation(습식함침), Fuel processing(연료프 로세싱)

1. 서 론

연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응으로 화 학적 에너지로부터 직접 전기에너지를 생산한다 . 따라서 내연기관보다 효율이 높고 , 동적 요소가 없 어 소음이 없으며, 반응 후 전기와 물만 생성되기 때문에 친환경적이다

¹⁾

. 이러한 이유로 민수 분야에 서는 자동차용 주전원 , 가정용 보조전원 등으로 활

용하기 위한 연구 및 실용화가 추진되고 있으며, 국

방 분야에서도 다양한 무기체계 적용을 위한 연구

가 진행되고 있다. 특히 독일 및 스페인 해군은 수

중무기체계인 잠수함 추진분야에 연료전지 AIP (air

independent propulsion) 시스템을 적용하여 작전능

력을 획기적으로 증가시켰다

^2-5)

. 연료프로세싱은 이

러한 연료전지에 수소를 공급하는 방법 중 하나로 ,

탄화수소계 연료의 촉매 반응을 통해 수소를 포함

(2)

한 개질가스를 생산한다 .

일반적으로 탄화수소계 연료는 수증기개질 (Steam reforming), 부분산화(Partial oxidation), 자열개질(Auto- thermal reforming) 방식으로 운전된다. 이 중 수증기 개질은 흡열반응으로 , 지속적인 개질반응을 위해 열을 외부에서 반응기로 공급하여야 한다 . 민수 분 야에서는 수증기개질 반응에 공급하는 열의 최고온 도에 대한 설계 자유도가 높으나 , 국방 분야와 같이 무기체계에 연료프로세서가 통합될 경우 운용조건 에 따라 수증기개질 반응에 공급하는 열의 최고온 도가 제한될 수 있다 . 따라서 수증기개질용 촉매 역 시 제한된 열공급을 고려하여 열전달성능이 향상될 수 있는 형태로 설계되어야 한다 . 일반적으로 모노 리스(monolith) 타입 촉매가 펠렛(pellet) 타입 촉매 에 비해 열전달이 우수한 것으로 보고되고 있다. 그 러나 모노리스 타입 촉매는 반응기 내벽에 밀착하 여 장착하는 것이 어렵다 . 따라서 본 연구에서는 반 응기 외부에서 전달되는 제한된 열을 보다 효율적 으로 촉매에 전달할 수 있도록 펠트 형태의 지지체 를 선택하였다. 펠트 형태의 지지체는 모노리스 타 입과는 달리 탄성이 존재하므로 반응기 내벽에 밀 착하여 장착하는 것이 상대적으로 유리하다고 판단 하였다.

탄화수소계 연료 중 하나인 메탄올의 수증기개 질을 위한 촉매 재료는 크게 귀금속계와 비귀금속 계로 나눌 수 있으며, 귀금속계 촉매로는 주로 팔라 듐(Pd), 백금(Pt), 루테늄(Ru) 등이 사용되고, 비귀금 속 촉매로는 구리(Cu), 니켈(Ni) 등을 주로 사용한 다. 또한 촉매 성능 및 특성 향상을 위해 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 크롬(Cr) 등을 첨가한 다양 한 조성의 촉매 합성 및 이러한 촉매의 특성에 대한 연구가 진행되고 있다

^6-10)

. 일반적으로 메탄올 수증 기개질 촉매는 비귀금속계 촉매가 귀금속계 촉매에 비해 반응온도가 상대적으로 낮고 높은 성능을 보 이는 반면 열안정성 및 수명 측면에서는 귀금속계 촉매가 우수한 특성을 보이는 것으로 알려져 있다 .

일반적으로 연료전지 스택은 출력증가를 위해 가압조건에서 운전할 수 있다. 또한 연료프로세싱

을 통해 생산된 개질가스로부터 고순도 수소를 획 득하기 위해 수소 분리막을 적용하기도 하며, 연료 프로세서 후단에 설치되는 수소 분리막의 효율적 사용을 위해서는 가압운전이 필요하다

¹¹⁾

. 이러한 이유로 연료프로세서는 연료전지 및 수소 분리막의 운전압력보다 높은 가압조건에서 운전될 수 있어야 한다.

본 연구에서는 국방 분야와 같이 상대적으로 엄 격한 열적조건 및 압력조건에서 메탄올 수증기개질 을 효과적으로 운전할 수 있도록 ZrO

2

펠트를 지지 체로하는 촉매를 합성하여 특성 연구를 수행하였 다 . 이를 위해 높은 성능을 보이는 것으로 문헌상에 알려진 Cu와 Zn를 재료로 촉매를 합성하였다. 촉매 는 Cu와 Zn의 비율을 달리하여 ZrO

2

펠트에 함침 하였으며, 온도 및 압력조건에 따라 반응기 온도를 포함한 각 촉매의 특성 연구를 수행하였다.

2. 실 험

2.1 ZrO2 펠트 기반 촉매 합성

본 연구에서는 ZrO

2

펠트를 지지체로 하는 Cu/Zn 계 촉매 합성을 위해 습식함침법(wet impregnation) 을 사용하여 촉매를 합성하였다. 이를 위해 지지체 로 사용할 ZrO

2

펠트를 재단하여 반응기 내경에 맞 춰 준비하고 , Cu(NO

3

)

2

·3H

2

O(Sigma-Aldrich), Zn(NO

3

)

2

· 6H

2

O(Sigma-Aldrich)를 탈이온수(Resistivity 18 M Ω·cm)와 혼합하여 만든 촉매 용액에 ZrO

2

펠트를 함침하였다 . ZrO

2

펠트는 내부 기체 제거 및 촉매 용액이 펠트 내부로 고르게 스며들도록 하기 위해 진공상태에서 2시간 함침을 진행하고, 110℃에서 12시간 이상 건조하는 과정을 반복하여 촉매를 합 성하였다. 건조가 완료된 촉매는 400℃ (승온속도 3.2℃/min)에서 3시간 동안 하소하였으며, 합성된 촉매는 펠렛형 Cu/Zn계 상용촉매와 특성 및 성능을 비교하였다 .

촉매 특성 평가를 위해 Cu와 Zn의 비율을 달리한

세 종류의 촉매를 합성하였으며, 합성된 각 촉매의

(3)

Table 1. Properties of catalysts Catalyst

Stoichiometric composition

(wt%) Loading of Cu-Zn

(wt%)

BET area (m²/g)

Cu Zn ZrO2

Cu⁴⁰ZrO2 40.0 0 60.0 37.8 1.10

Cu^32.5Zn^7.5ZrO2 32.5 7.5 60.0 37.7 1.09

Cu²⁰Zn²⁰ZrO2 20.0 20.0 60.0 35.4 1.01

Commercial (pellet) - - - - 29.62

Fig. 1. Experimental set-up for methanol steam reforming

Cu/Zn 비율 및 완성된 촉매에서의 무게 비율이 Table 1에 나타나 있다. 모든 촉매는 40 wt%를 기준 으로 합성을 진행하였으나 , 완성된 촉매는 35~37 wt%의 무게 비율이 증가하였다.

2.2 촉매 성능 및 특성 평가

본 연구에서는 합성된 촉매의 압력 , 온도 조건에 따른 메탄올 수증기개질 특성 분석을 위해 Fig. 1 과 같은 실험장치를 구성하였다 . 연료인 메탄올과 탈이온수는 정밀고압정량펌프(ASI)를 사용해 일정 하게 공급되도록 하고 , 공급된 메탄올과 물은 예열 기 (pre-heater)를 통해 기화하여 목표온도까지 승온 후 반응기에 공급되도록 하였다 . 반응기는 튜브타 입으로 제작하였으며 전기로 (furnace)를 통해 반응 온도를 제어하고 촉매 반응에 필요한 열을 공급하 도록 하였다 . 이 때, 반응기로 공급되는 반응물의 온도 및 반응온도 측정을 위한 열전대(thermocou- ple)를 설치하여 온도를 측정하였으며, 가압상태의 메탄올 개질반응 실험을 위해 반응기 후단에 설치 된 BPR (back pressure regulator)을 통해 반응기 내 부 압력을 조절하고 일정하게 유지하였다 . 촉매의 메탄올 수증기개질 반응에 의해 생성되는 생성가스 와 물은 반응기 후단의 기액분리기 (liquid/gas separa- tor)를 통해 분리하여 수분을 제거하고 가스조성 분 석을 위해 선택적으로 가스분석기로 유입되도록 하 였다 .

합성된 Cu/Zn계 촉매는 활성화를 위해 전기로 400℃에서 50% 수소(N

2

balance)를 사용해 환원하

였으며 , 반응기 후단의 가스 조성을 분석하여 촉매 가 충분히 활성화될 때까지 환원을 진행하였다 . 촉 매의 환원 완료 후 SCR (steam to carbon ratio) 1.5, GHSV (gas hourly space velocity) 2000 h

^-1

조건에서 반응기 압력을 2.5 barA, 12.5 barA, 19.5 barA로 변 화시키고, 각 압력조건에서 온도를 300℃에서 400℃

까지 변화시키며 합성된 촉매의 성능 및 특성 평가 를 진행하였다 . 각 조건에서 개질반응에 의해 생성 되는 생성가스 분석을 위해 가스크로마토그래피 (Agilent, 490 Micro GC)를 사용하였으며, 이를 위해 MFC (mass flow control, Bronkhorst)를 사용해 질소 를 일정하게 공급하였다 .

메탄올 수증기개질 반응의 전체 반응식은 아래 식 (1)과 같으며, 촉매에 따라 반응시 CO 및 CH

4

가 생성될 수 있다 .

__⇄_ _ 

(1)

(4)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

10μm 2μm

Fig. 2. FE-SEM images for the catalyst after calcination. (a, b) Cu⁴⁰ZrO2, (c, d) Cu^32.5Zn^7.5ZrO2, (e, f) Cu²⁰Zn²⁰ZrO2

따라서 메탄올 수증기 개질 반응에서 메탄올 전 환율 X는 개질가스 조성 분석 결과를 통해 아래 식 (2)에 의해 계산할 수 있다

¹²⁾

.

_{  }



_  _

×

(2)

여기에서 분모는 공급된 메탄올의 몰유량 (mol/min)이고, 분자는 생성된 각 기체의 몰유량 (mol/min)이다. 또한 각 촉매의 특성 비교를 위해 각 생성가스(CO

2

, CO, CH

4

)에 대한 선택도 S 및 각 기 체의 수율(yield)을 아래 식 (3)과 (4)에 따라 계산하 였다

¹²⁾

.

__{  }

__

 

×

(3)

_ _

 

(4)

식 (3)에서 분모는 개질가스 중 각 기체의 몰유량 (mol/min)이며, 분자는 선택도를 계산하고자 하는

특정 개질가스의 몰유량(mol/min)이다. 식 (4)의 분 모는 공급한 메탄올의 몰유량(mol/min)이고, 분자는 수율을 계산하고자 하는 특정 개질가스의 생성 몰 유량(mol/min)이다.

3. 결과 및 분석

3.1 ZrO2 펠트 기반 촉매 분석

합성된 각 촉매를 분석하기 위해 FE-SEM (field emission scanning electron microscope) 분석 및 BET 측정을 진행하였다 . Fig. 2는 하소 후 각 촉매의 FE-SEM 분석 결과로 Fig. 2(a), 2(c), 2(e)에서 확인 할 수 있는 바와 같이 지지체인 ZrO

2

펠트 위에 촉 매 입자가 고르게 분포된 상태로 촉매가 합성된 것 을 확인할 수 있다 . Fig. 2(b), 2(d), 2(f)는 합성된 각 촉매의 미세구조로, Zn가 포함된 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

, Cu

²⁰

Zn

²⁰

ZrO

2

촉매(Fig. 2[d], 2[f])와 Zn가 포함되지 않은 Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매의 미세구조가 차이를 보임을 확인할 수 있다 . Zn가 포함된 촉매는 침상형 구조를 보이는 것을 확인할 수 있으나 , Cu만으로 합성된 Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매는 Zn가 포함된 두 촉매에 비해 촉매 입자가 상대적으로 원형에 가깝게 나타났다 .

촉매의 지지체로 사용된 ZrO

2

펠트의 BET는 0.7 m

²

/g으로 나타났으며, 합성된 각 촉매의 BET 측정 결과를 Table 1에 정리하였다. Table 1에 나타난 바 와 같이 지지체로 사용된 ZrO

2

펠트의 BET 값에 비 해 합성된 각 촉매의 BET 값이 0.7 m

²

/g에서 1.10 m

²

/g, 1.09 m

²

/g, 1.01 m

²

/g으로 세 촉매 모두 유사하 게 약 55% 증가하였음을 확인하였다. 또한 합성된 세 촉매는 상용촉매에 비해 낮은 BET 값을 가짐을 확인하였다 .

3.2 촉매 성능 및 특성 평가

합성된 촉매의 가압 개질성능 및 특성 평가를 위

해 2.5 barA, 12.5 barA, 19.5 barA의 압력조건에서

반응기 온도를 변화시키며 개질가스 조성 분석을

(5)

(a)

(b)

(c)

Fig. 3. Methanol conversion of steam reforming at (a) 2.5 barA, (b) 12.5 barA, (c) 19.5 barA

진행하였다 . Fig. 3은 합성된 촉매의 온도, 압력 조 건에 따른 메탄올 전환율을 나타낸 그래프로, 합성 된 세 촉매 모두 압력이 2.5 barA에서 19.5 barA로

증가함에 따라 메탄올 전환율은 감소하는 경향을 보였으며, 온도가 증가함에 따라 메탄올 전환율은 증가하였다 . 실험이 진행된 모든 조건에서 세 촉매 중 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매가 가장 높은 메탄올 전환율 을 보였으며 , Zn가 포함되지 않은 Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매가 상대적으로 가장 낮은 메탄올 전환율을 보였다 . 이 는 문헌 상에 알려진 바와 같이 Zn가 Cu 분산도를 증가시켜

⁶⁾

, 합성된 촉매에서 Cu의 양이 상대적으로 적음에도 불구하고 더 높은 성능을 보인 것으로 판 단된다 . 합성된 세 촉매에서 메탄올 전환율이 가장 높게 나타난 전기로 온도 400℃ 조건에서 반응압력 이 2.5 barA에서 19.5 barA로 증가함에 따라 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매는 메탄올 전환율이 89.7%에서 84.6%로 약 5.7% 감소하였으며, Cu

²⁰

Zn

²⁰

ZrO

2

촉매 는 82.1%에서 66.5%로 약 19.0%, Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매는 75.7%에서 51.9%로 약 31.4% 감소하였다. 메탄올 전환율이 가장 높게 나타난 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매가 반응압력 증가에 따른 메탄올 전환율 감소폭이 가 장 작게 나타나 합성된 세 촉매 중 가장 좋은 성능 을 보임을 확인하였다 .

각 온도 , 압력별 실험조건에서 세 촉매의 개질가 스 조성 분석 결과를 Fig. 4에 정리하였다. 모든 조 건에서 H

2

, CO

2

, CO 외의 반응물은 측정되지 않았 다 . 또한 세 촉매 모두 온도가 증가함에 따라 생성 되는 H

2

, CO

2

, CO가 모두 증가하였으며, 이는 온도 가 증가함에 따라 메탄올 전환율이 증가하면서 생 성되는 가스의 총량 역시 증가하기 때문이다 .

Fig. 4에 나타나 바와 같이 공급된 메탄올 1몰에 대한 CO

2

생성량은 온도가 증가하면서 점차 CO가 생성됨에 따라 감소하는 경향을 보였다. CO

2

생성 량은 합성된 세 가지 촉매 모두 압력이 증가함에 따 라 감소하는 경향을 보였다 . CO 생성량은 Zn가 포 함된 두 촉매의 경우 압력이 증가함에 따라 증가하 는 경향을 보였으나 , Zn가 포함되지 않은 Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매는 반대로 압력이 증가함에 따라 CO 생성량이 감소하는 경향을 보였다 .

메탄올 전환율이 가장 높게 나타난 전기로 400℃

조건에서 메탄올 1몰당 각 촉매의 수소 생성량은

(6)

(a)

(b)

(c)

Fig. 4. Yield of product gases. (a) Cu⁴⁰ZrO2, (b) Cu^32.5Zn^7.5ZrO2, (c) Cu²⁰Zn²⁰ZrO2

Fig. 5. Methanol conversion of Cu^32.5Zn^7.5ZrO2 and commercial catalyst

압력에 증가함에 따라 Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매는 2.24에서 1.58 로 약 29.5% 감소하였고, Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매는 2.66 에서 2.46으로 약 7.5% 감소하였으며, Cu

²⁰

Zn

²⁰

ZrO

2

촉매는 2.47에서 2.03으로 약 17.8% 감소하였다. 따 라서 ZrO

2

펠트를 지지체로 합성한 세 종류의 촉매

중 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매가 메탄올 전환율 및 수소 생 성량 측면에서 가장 우수한 성능을 나타냄을 확인 하였다 .

합성된 촉매 중 가장 우수한 성능을 보인 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매와 Cu/Zn 기반 펠렛형 상용촉매 의 특성 분석을 위해 동일한 온도 및 압력조건에서 상용촉매에 대한 메탄올 개질 실험을 진행하고 , 온 도 및 압력조건 변화에 따른 메탄올 전환율을 Fig.

5에 정리하였다. Fig. 5에서 확인할 수 있는 바와 같 이 상용촉매 역시 반응온도 증가에 따라 메탄올 전 환율은 증가하는 경향을 보이며, 반응 압력 증가에 따른 메탄올 전환율은 감소하는 경향을 보였다. 상 용촉매는 전기로 기준 350℃ 미만의 온도에서 모든 압력조건에 대해 합성촉매 대비 높은 메탄올 전환 율을 보였으나 , 350℃ 이상의 온도에서는 합성촉매 가 상용촉매에 비해 높은 메탄올 전환율을 보였다 . Fig. 5에 나타난 바와 같이 동일한 전기로 온도 400℃

에서 ZrO

2

펠트 기반 촉매의 경우 상용 촉매에 비해

높은 메탄올 전환율을 보인다. 따라서 수증기개질

반응의 흡열량 역시 많을 것이나 , 반응기 내부온도

는 360℃로 상용촉매의 반응기 내부온도 232℃에

비해 약 130℃ 정도 높게 나타났다. 또한 ZrO

2

펠트

기반 촉매의 경우 전기로 380℃ 조건에서 메탄올

전환율 86.9%, 반응기 내부온도 338℃를 나타낸 반

(7)

Fig. 6. Selectivity for CO and CO2 of Cu^32.5Zn^7.5ZrO2 and commercial catalyst

면 , 펠렛형 상용촉매의 경우 전기로 450℃ 조건에 서 메탄올 전환율 88.2%, 반응기 내부온도 258℃로 나타났다. 따라서 두 촉매의 수증기개질 반응 흡열 량이 유사한 경우 ZrO

2

펠트 기반 촉매가 반응기 외 부온도가 상대적으로 낮음에도 불구하고 펠렛형 촉 매에 비해 높은 반응기 내부온도를 보임을 확인할 수 있다 . 이러한 경향은 ZrO

2

펠트 기반 촉매의 경 우 지지체인 ZrO

2

펠트가 반응기 내벽에 전체적으 로 접촉하고 있으므로 반응기 외부에서 공급되는 열이 반응기 내부로 효율적으로 전달되는 반면, 상 용촉매의 경우 펠렛형이기 때문에 촉매가 반응기 내벽에 부분적으로 접촉하고 있어 ZrO

2

펠트를 지 지체로 합성한 촉매에 비해 상대적으로 열전달 효 율 낮기 때문으로 판단된다 .

본 연구에서 합성한 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매와 상용 촉매는 실험이 진행된 모든 조건에서 부반응물인 CH

4

는 측정되지 않았으므로 H

2

선택도는 모든 조 건에서 100%이다. 따라서 특성 분석을 위해 각 온 도 및 압력 조건에 따른 CO, CO

2

선택도를 Fig. 6에 나타내었다 . Fig. 6에서 나타난 바와 같이 상용촉매 역시 앞서 언급한 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매의 경우와 마 찬가지로 온도가 증가함에 따라 메탄올 전환율이 증가하면서 CO 생성량 및 CO 선택도는 증가하는 경향을 보이고, 반대로 CO

2

선택도는 감소하는 경 향을 보였다. 그러나 압력이 증가함에 따라 합성된

Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매의 CO 선택도는 증가한 반면, 상용촉매는 압력 증가에 따른 CO 및 CO

2

선택도는 큰 변화를 보이지 않았다.

4. 결 론

본 연구에서는 반응기 내 촉매 열전달 향상을 위 해 ZrO

2

펠트를 지지체로 한 Cu/Zn계 촉매를 습식 함 침법을 이용해 합성하였다 . 합성된 촉매는 특성 연 구를 위해 온도 (300~400℃) 및 압력(2.5~19.5 barA)을 변화시키며 각 조건에서 개질가스 조성 분석을 진행 하였으며 , 이를 통해 합성된 촉매의 특성을 분석하 였다 . Cu와 Zn의 비율을 달리한 세 종류의 합성촉매 는 특성 평가 및 분석을 위해 상용촉매와 비교하였 으며 , 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

1) 습식함침법을 이용해 합성된 세 종류의 촉매 는 지지체인 ZrO

2

펠트에 촉매인 Cu와 Zn가 고르게 분포된 상태로 합성되었으며 , 합성된 촉매 중 Zn가 포함된 촉매는 침상형 미세구조를 보였으나 , Zn가 포함되지 않은 촉매는 Zn가 포함된 촉매에 비해 원 형으로 나타났다.

2) 합성된 ZrO

2

펠트 기반 촉매의 메탄올 전환율 은 반응온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보 이며, 반응압력이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다 .

3) Cu와 Zn의 비율을 달리한 세 종류의 촉매 중 Cu

^32.5

Zn

^7.5

ZrO

2

촉매가 가장 높은 메탄올 전환율 및 수소생성을 보였으며 , Cu

⁴⁰

ZrO

2

촉매가 가장 낮은 메탄올 전환율 및 수소생성을 보였다 . 이는 첨가된 Zn에 의해 Cu의 분산도가 증가하면서 나타난 결과 로 판단된다.

4) 외부에서 공급되는 열이 동일할 경우 ZrO

2

펠

트를 지지체로 하는 촉매가 펠렛형 촉매에 비해 높

은 열전달 효율을 가짐에 따라 상대적으로 높은 반

응기 내부온도를 보이며, 이에 따라 ZrO

2

펠트를 지

지체로 하는 촉매의 BET 값이 펠렛형 상용촉매에

비해 현저히 낮음에도 불구하고 상대적으로 낮은

온도에서 80% 이상의 높은 메탄올 전환율을 보였다.

(8)

5) 합성된 촉매의 경우 압력이 증가함에 따라 CO 선택도는 증가하고 CO

2

선택도는 감소하는 경향을 보였으나 , 상용촉매는 압력에 따른 CO 및 CO

2

선택 도가 큰 변화를 보이지 않았다 .

후 기

본 연구는 방위사업청 특화연구실 예산으로 수 행되었다.

References

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