• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.125-131
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• 2024

본 연구에서는 제조된 Ni/Ce_xZr_1-xO₂ 촉매를 허니컴 구조의 금속 모노리스 구조체 표면에 코팅하여 수증기 메탄 개질 반응에 대한 활성을 연구하였다. Ce/Zr의 비율을 달리한 지지체를 합성하여 수증기 메탄 개질 반응에서의 거동을 확인하였으며, Ni 함량이 촉매 활성에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 Ni 함량의 촉매를 제조하였다. 촉매의 특성은 XRD, BET, TPR 및 SEM으로 분석하였으며 TPR 분석에서 활성 금속 Ni이 CeO₂-ZrO₂ 혼합물 지지체와 강한 상호작용으로 Ni-Ce-Zr 산화물을 형성하였음을 나타내었다. 15 wt% Ni/Ce_0.80Zr_0.20O₂ 촉매는 수증기 메탄 개질 반응에서 가장 높은 활성 및 안정성을 보였다. 우수한 산소저장 및 공여 특성의 CeO₂와 열적 특성의 ZrO₂를 복합소재로 제조하여 활성과 안정성이 향상된 촉매를 합성하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권1호
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• pp.17-23
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• 2009

알루미나가 코팅된 허니컴 구조의 금속모노리스에 담지된 $Ni/Ce_XZr_{(1-X)}O_2$ 촉매특성이 메탄의 자열개질 반응에 대해 연구되었다. Ce/Zr 비를 변화시킨 촉매 중 $Ni/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매가 가장 높은 $CH_4$ 전환율을 나타내었다. $Ni/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매의 Ni 함량에 따른 영향이 조사되었고, 15 wt%의 Ni을 담지하였을 때 가장 우수한 활성을 보여주었다. 또한 $H_2O/CH_4$ 비가 증가할수록 $H_2$ 수율은 증가하였다. $O_2/CH_4$ 비가 증가할수록 $CH_4$ 전환율은 향상되고, 반면에 $H_2$ 수율은 감소하였다. $GHSV=30,000h^{-1}$, S/C/O=2/1/0.5, 반응온도=$800^{\circ}C$에서 30시간 자열 개질반응을 테스트 한 결과, $Ni(15wt%)/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매가 우수한 $CH_4$ 전환율(${\geq}99%$)과 안정성을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.663-668
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• 2007

$Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매를 이용하여 수소 제조를 위한 메탄의 자열개질반응 특성을 조사하였다. 메탄의 자열개질반응에서 촉매의 활성과 안정성을 향상시키기 위해 알루미나가 코팅된 금속 모노리스를 사용하였으며, 금속모노리스 촉매체는 높은 반응온도에서 분말형태의 촉매에 비해 높은 메탄 전환율을 나타내었다. 자열개질반응에 있어서 $H_2O/CH_4/O_2$의 비는 전환율에 영향을 미치는 중요한 변수임을 알 수 있었다. $H_2O/CH_4$ 비가 증가함에 따라 수소 수율은 증가되고, 또한 $O_2/CH_4$ 비가 증가함에 따라 메탄 전환율은 증가하지만 수소 수율은 감소하였다. $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매에 0.5 wt%의 귀금속 촉매인 Ru 첨가로 인해 낮은 반응온도에서 촉매 활성이 향상되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제23권6호
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• pp.793-795
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• 2002

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.419-426
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• 2018

$Ni-La_2O_3-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalysts with various $La_2O_3$ loading were investigated for hydrogen production from steam reforming of methane (SRM). The $La_2O_3$ loading influenced the physicochemical properties of $Ni-La_2O_3-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalysts such as BET surface area, Ni dispersion, Ni size and reducibility. Among the prepared catalysts, $Ni-70La_2O_3-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalyst showed the highest activity and stability at a very high gas hourly space velocity (GHSV) of $932,556h^{-1}$. This is mainly due to high Ni dispersion, small Ni size and high reducibility.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.319-324
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• 2013

합성가스를 생산하기 위한 메탄의 부분산화반응 특성을 $Ni/CeO_2-ZrO_2$, $Ni-Ru/CeO_2-ZrO_2$와 $Ni-Pd/CeO_2-ZrO_2$ 촉매체를 이용하여 조사하였다. 메탄의 부분 산화 개질 반응에서 촉매의 높은 활성과 안정성을 위하여 허니컴 구조의 금속모노리스 촉매 체를 적용하였다. 촉매분석은 XRD와 FE-SEM을 사용하였으며, 제조된 촉매들의 합성가스 제조 특성은 반응물 비(O/C), GHSV와 온도를 변화시키면서 연구하였다. 개질 실험에서 사용된 촉매 중에서 $Ni-Pd/CeO_2-ZrO_2$ 촉매 체가 가장 높은 활성을 보여 주었으며, $900^{\circ}C$, GHSV=10,000 $h^{-1}$과 O/C=0.55에서 99%의 메탄 전환율을 얻었다. O/C 비가 증가함에 따라 수소 yield는 증가되고, 반면에 CO yield는 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 또한 GHSV가 증가할수록 메탄의 전환율은 감소하였으며, 높은 메탄의 전환율을 얻을 수 있는 GHSV의 범위는 10,000 $h^{-1}$ 이하임을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.213-218
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• 2012

Steam reforming of methane (SRM) is the primary method to produce hydrogen. Commercial Ni-based catalysts have been optimized for SRM with excess steam ($H_2O/CH_4$ > 2.5) at high temperatures (> $700^{\circ}C$). However, commercial catalysts are not suitable under severe conditions such as stoichiometric steam over methane ratio ($H_2O/CH_4$ = 1.0) and low temperature ($600^{\circ}C$). In this study, 15wt.% Ni catalysts supported on $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ were prepared at various calcination temperatures for SRM at a very high gas hourly space velocity (GHSV) of $621,704h^{-1}$. The calcination temperature was systematically varied to optimize 15wt.% $Ni-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalyst at a $H_2O/CH_4$ ratio of 1.0 and at $600^{\circ}C$. 15wt.% $Ni-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalyst calcined at $500^{\circ}C$ exhibited the highest $CH_4$ conversion as well as stability with time on stream. Also, 15wt.% $Ni-Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ catalyst calcined at $500^{\circ}C$ showed the highest $H_2$ yield (58%) and CO yield (21%) among the catalysts. This is due to complex NiO species, which have relatively strong metal to support interaction (SMSI).

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권4호
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• pp.427-435
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• 2007

에너지원으로서 수소를 생산하기 위하여 하니컴 구조를 갖는 모노리스에 10 wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매를 담지한 후 메탄의 수증기 개질 실험을 수행하였다. 다른 $CeO_2/ZrO_2$ 몰비를 갖는 촉매들 중에서, $Ni/CeO_2-ZrO_2(CeO_2/ZrO_2=4/1)$촉매가 $700-800^{\circ}C$에서 높은 메탄의 전환율을 보여 주었다. 10wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매가 담지된 금속 모노리스 촉매체는 높은 열전도도와 비표면적들로 인하여 좋은 촉매 특성을 보여줌을 확인할 수 있었다. 또한, 금속모노리스 촉매체는 반응물에서 과다의 수증기에 의한 수소 수율에서 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. $GHSV=30,000h^{-1}$, 반응물 비$(H_2O/CH_4=3.0)$ 반응온도 $800^{\circ}C$에서 금속모노리스 촉매체는 98%이상의 메탄의 전환율을 보여주었다. 생성물 가스에서 $CO_2/CO$의 비는 수증기/메탄의 반응물비가 증가할수록 수성가스화 반응에 의하여 증가됨을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.105-113
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• 2014

Performance tests on $Ni/Ce-ZrO_2/Al_2O_3$ catalysts with additives (MgO, $La_2O_3$) were investigated in the combined reforming processes (SCR, ATR, TRM) in order to produce hydrogen and carbon monoxide (it is called "syngas".). The catalyst characterization was conducted using the BET surface analyzer, X-ray diffraction (XRD), SEM, TPR and TGA. The combined reforming process was developed to adjust the syngas ratio depending on the synthetic fuel (methanol, DME and GTL) manufacturing processes. Ni-based catalysts supported on alumina has been generally recommended as a combined reforming reaction catalyst. It was found that both free NiO and complexed NiO species were responsible for the catalytic activity in the combined reforming of methane conversion, and the $Ce-ZrO_2$ binary support employed had improved the oxygen storage capacity and thermal stability. The additives, MgO and $La_2O_3$, also seemed to play an important role to prevent the formation of the carbon deposition over the catalysts. The experimental results were compared with the equilibrium data using a commercial simulation tool (PRO/II).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.