바이오매스를 기반으로 한 탄소 소재의 제조 및 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고있다. 그러나 대부분의 연구는 이들의 탄화 공정 개발 및 표면 특성 분석 위주로 진행되고 있으며 에너지소재 특히 촉매 소재에 관한 연구는 극속수에 불과하다. 일부 특히 천연가스 개질 반응에서 탄소 소재를 촉매지지체로 사용할 경우 기존의 세라믹 계열의 지지체가 가지는 탄소 침적으로 인한 비활성화 문제를 해결할 수 있다고 보고되고 있다. 또한 ...
바이오매스를 기반으로 한 탄소 소재의 제조 및 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고있다. 그러나 대부분의 연구는 이들의 탄화 공정 개발 및 표면 특성 분석 위주로 진행되고 있으며 에너지소재 특히 촉매 소재에 관한 연구는 극속수에 불과하다. 일부 특히 천연가스 개질 반응에서 탄소 소재를 촉매지지체로 사용할 경우 기존의 세라믹 계열의 지지체가 가지는 탄소 침적으로 인한 비활성화 문제를 해결할 수 있다고 보고되고 있다. 또한 연료전지의 전극 촉매의 지지체를 저가의 바이오매스 기반의 탄소 소재로 사용하는 경우 일반적인 연료전지 전극 촉매의 지지체로 사용되는 카본블랙을 대체할 수 있다. 본 연구에서는 대표적인 식물계 바이오매스인 마이크로 구조의 셀룰로오스 탄화체 및 나노셀룰로오스 탄화체를 결합해 마이크로-나노 복합반응기를 제조함으로써 촉매담지 효율을 높이고 수소생산을 위한 천연가스 촉매의 개질반응 지지체로써의 성능을 확인하고자 한다. 또한, 나노셀룰로오스 탄화체를 연료전지 전극으로 사용되는 백금 촉매의 지지체로 사용하고 그 전기화학적 성능을 평가하고자 한다. 백금이 담지된 나노셀룰로오스 탄화체의 전기화학적 성능 평가를 수행함으로써 카본블랙 지지체를 대체할 수 있는 새로운 형태의 탄소 소재를 제시하고 고분자전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)용 촉매로서의 성능 및 내구성을 확인하고자 한다.
바이오매스를 기반으로 한 탄소 소재의 제조 및 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고있다. 그러나 대부분의 연구는 이들의 탄화 공정 개발 및 표면 특성 분석 위주로 진행되고 있으며 에너지소재 특히 촉매 소재에 관한 연구는 극속수에 불과하다. 일부 특히 천연가스 개질 반응에서 탄소 소재를 촉매지지체로 사용할 경우 기존의 세라믹 계열의 지지체가 가지는 탄소 침적으로 인한 비활성화 문제를 해결할 수 있다고 보고되고 있다. 또한 연료전지의 전극 촉매의 지지체를 저가의 바이오매스 기반의 탄소 소재로 사용하는 경우 일반적인 연료전지 전극 촉매의 지지체로 사용되는 카본블랙을 대체할 수 있다. 본 연구에서는 대표적인 식물계 바이오매스인 마이크로 구조의 셀룰로오스 탄화체 및 나노셀룰로오스 탄화체를 결합해 마이크로-나노 복합반응기를 제조함으로써 촉매담지 효율을 높이고 수소생산을 위한 천연가스 촉매의 개질반응 지지체로써의 성능을 확인하고자 한다. 또한, 나노셀룰로오스 탄화체를 연료전지 전극으로 사용되는 백금 촉매의 지지체로 사용하고 그 전기화학적 성능을 평가하고자 한다. 백금이 담지된 나노셀룰로오스 탄화체의 전기화학적 성능 평가를 수행함으로써 카본블랙 지지체를 대체할 수 있는 새로운 형태의 탄소 소재를 제시하고 고분자전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)용 촉매로서의 성능 및 내구성을 확인하고자 한다.
In order to enhance the catalytic activity and surface area of catalytic support with minimal cost, new type of carbon support was synthesized from biomass resources. Cellulosic biomass resources for the synthesis of porous carbon support can be easily obtained in nature, inexpensive, and has an att...
In order to enhance the catalytic activity and surface area of catalytic support with minimal cost, new type of carbon support was synthesized from biomass resources. Cellulosic biomass resources for the synthesis of porous carbon support can be easily obtained in nature, inexpensive, and has an attractive morphology, such as honeycomb-like channel structure. Carbon black has been used for catalyst support but it is expensive to produce. Then, nanocellulose can be used for PEMFC electrode material. Using nanocellulose for Electrode material is alternative Carbon black because nanocellulose is derived from biomass. It can be produced inexpensive by easy method. The aim of this study is synthesize porous carbon support using natural biomass resources. For the manufacture of nano-micro hybrid reactor, different kinds of biomass materials were used. The catalytic performance of Ni supported on nano-micro hybrid reactor was investigated against CO2 reforming of CH4, which is an attractive reaction for the conversion of two main green house gases into the valuable (CO+H2) mixture. The structure of nano-micro hybrid catalyst reactor was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM), and Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM).
In order to enhance the catalytic activity and surface area of catalytic support with minimal cost, new type of carbon support was synthesized from biomass resources. Cellulosic biomass resources for the synthesis of porous carbon support can be easily obtained in nature, inexpensive, and has an attractive morphology, such as honeycomb-like channel structure. Carbon black has been used for catalyst support but it is expensive to produce. Then, nanocellulose can be used for PEMFC electrode material. Using nanocellulose for Electrode material is alternative Carbon black because nanocellulose is derived from biomass. It can be produced inexpensive by easy method. The aim of this study is synthesize porous carbon support using natural biomass resources. For the manufacture of nano-micro hybrid reactor, different kinds of biomass materials were used. The catalytic performance of Ni supported on nano-micro hybrid reactor was investigated against CO2 reforming of CH4, which is an attractive reaction for the conversion of two main green house gases into the valuable (CO+H2) mixture. The structure of nano-micro hybrid catalyst reactor was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM), and Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM).
주제어
#바이오매스 나노셀룰로오스 촉매지지체 마이크로-나노 복합반응기 메탄 건식 개질반응 고분자전해질 연료전지 전기화학적 성능 평가 biomass catalytic support micro-nano hybrid reactor methane dry reforming PEMFC
학위논문 정보
저자
권국현
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
환경공학과
지도교수
김희연,노현석
발행연도
2016
총페이지
viii, 92장
키워드
바이오매스 나노셀룰로오스 촉매지지체 마이크로-나노 복합반응기 메탄 건식 개질반응 고분자전해질 연료전지 전기화학적 성능 평가 biomass catalytic support micro-nano hybrid reactor methane dry reforming PEMFC
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