최근 지구온난화의 문제로 온실가스의 문제가 대두되고 있다. 온실가스는 이산화탄소, 메탄, 프레온가스 등 적외선 복사열을 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 대기 중의 가스 상태의 물질을 말한다. 이 온실가스는 지구표면에서 반사된 적외선을 흡수하고, 적외선을 흡수한 온실가스가 다시 안정화를 위하여 에너지를 방출하는데, 이 방출된 에너지로 인해 지구의 온도가 유지된다. 온실가스 중 이산화탄소는 화석연료 연소(석유, 천연가스 및 석탄)의 결과로 배출되는 주요 온실가스로 지구온난화의 주요 원인으로 지난 100년 동안 급격한 산업 발전 등에 의하여 화석연료의 사용이 증가하였고, 이로 인해 이산화탄소의 배출량이 증가하였다. 1990년부터의 CO2 배출량은 해가 지날수록 꾸준히 증가하는 추세를 보였고, 2013년 lemigas에 의하면 지질에 저장할 수 있는 ...
최근 지구온난화의 문제로 온실가스의 문제가 대두되고 있다. 온실가스는 이산화탄소, 메탄, 프레온가스 등 적외선 복사열을 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 대기 중의 가스 상태의 물질을 말한다. 이 온실가스는 지구표면에서 반사된 적외선을 흡수하고, 적외선을 흡수한 온실가스가 다시 안정화를 위하여 에너지를 방출하는데, 이 방출된 에너지로 인해 지구의 온도가 유지된다. 온실가스 중 이산화탄소는 화석연료 연소(석유, 천연가스 및 석탄)의 결과로 배출되는 주요 온실가스로 지구온난화의 주요 원인으로 지난 100년 동안 급격한 산업 발전 등에 의하여 화석연료의 사용이 증가하였고, 이로 인해 이산화탄소의 배출량이 증가하였다. 1990년부터의 CO2 배출량은 해가 지날수록 꾸준히 증가하는 추세를 보였고, 2013년 lemigas에 의하면 지질에 저장할 수 있는 CO2 양의 640 만톤을 초과하였다. Fig. 1-1과 같이 금세기 이후에도 크게 증가할 것이라고 예상되며, 이산화탄소의 감축 기술은 지구온난화의 해결책 중 상당한 비중을 차지할 수 있다. 최근 지구온난화를 완화 시키기 위한 기술이 상당히 연구되고 있으며, 가장 많이 사용되고 있는 CO2 포집 및 활용(CO2 capture & utilization, CCU)) 기술은 대규모 산업이나 기타 배출원에서 CO2를 분리 및 포집하여 특정 장소로 운송하고 다양한 화학 공정에서 활용하기 위한 기술이다. 포집 된 이산화탄소를 산업적 부분에 적용하기 위하여 CO2를 직접적인 활용이나 고부가 가치의 물질로의 전환을 통한 사용방법들이 연구되고 있다. 포집 된 이산화탄소를 촉매를 사용하여 전환할 수 있는 고부가 가치의 대표적인 물질로는 CH4, CH3OH, CO...등이 존재한다. 이 중 CO는 H2와의 반응을 통하여 탄화수소 화합물을 생산하는 Fischer-Tropsch 반응의 중간물질로 사용되거나, 최근 각광 받고 있는 반도체 산업에 고순도의 CO를 적용할 수 있다. 기존의 CO를 생산하는 방법으로는 CH4 개질 방법과 석탄가스화, rWGS(reverse water gas shift) 방법 등이 있다. 하지만, 기존의 CO를 생산하는 방법들은 부산물로 탄화수소 화합물을 생산하였고, 이는 반도체 분야에서의 적용에 큰 문제점으로 작용하였다. 기존의 방법으로 생산된 CO는 여러 분리정제 공정을 통해 불순물을 제거하여 고순도의 CO를 생산해야 하는 문제점을 가지고 있었다. 이를 해결하기 위해서는 CO2의 CO로의 직접적인 전환을 통하여 추가적인 부산물의 존재를 줄여 분리 공정을 감축시킬 수 있다. 이전 연구자들에 의해 금속산화물의 산화-환원을 통하여 CO2의 CO로의 직접적인 전환을 할 수 있는 CO2 splitting 공정이 연구되고 있다 [7]. CO2 splitting 공정은 기존의 CO의 생산 방법과 달리 금속산화물과 CO2의 직접적인 반응을 통해서 고순도의 CO를 쉽게 생산함과 동시에 분리정제를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 이전 CO2 분해공정에는 주로 Fe, Co, Ce...등 높은 산소 흡수 능력을 가지는 금속산화물을 사용하였고, 그중 가장 뛰어난 성능을 가지는 Fe를 사용하였다. 그러나, 기존의 CO2 splitting 공정은 높은 온도에서 반응이 진행되었고, 고온에서의 운전은 금속산화물의 소결 현상 (sintering)을 진행시켰다. Fe의 안정성을 높이기 위한 방법으로 고온에서 안정성을 가지는 다른 물질과 혼합하여 Perovskite (ABO3) 구조로의 전환을 통하여 개선시킬 수 있었다. Fe와 Perovskite 구조를 만드는 물질 중 SrO는 CO2와 반응하여 SrCO3의 형태로 전환되는 CO2 흡수반응을 하는 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 SrO의 CO2 흡수반응을 이용하여 CO2 분해 반응에서 Fe와 CO2의 반응을 통해 CO를 생산한 후 미반응한 CO2를 SrO를 통해 흡수하여 고순도의 CO를 쉽게 생산할 수 있도록 하는 새로운 반응을 제시하였다. 추가로 Sr/Fe의 Peovskite 구조에 Co의 첨가를 통하여 SrO와 Fe의 환원성을 조절하였고, Co의 함량에 따른 반응의 특성을 확인하였다.
최근 지구온난화의 문제로 온실가스의 문제가 대두되고 있다. 온실가스는 이산화탄소, 메탄, 프레온 가스 등 적외선 복사열을 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 대기 중의 가스 상태의 물질을 말한다. 이 온실가스는 지구표면에서 반사된 적외선을 흡수하고, 적외선을 흡수한 온실가스가 다시 안정화를 위하여 에너지를 방출하는데, 이 방출된 에너지로 인해 지구의 온도가 유지된다. 온실가스 중 이산화탄소는 화석연료 연소(석유, 천연가스 및 석탄)의 결과로 배출되는 주요 온실가스로 지구온난화의 주요 원인으로 지난 100년 동안 급격한 산업 발전 등에 의하여 화석연료의 사용이 증가하였고, 이로 인해 이산화탄소의 배출량이 증가하였다. 1990년부터의 CO2 배출량은 해가 지날수록 꾸준히 증가하는 추세를 보였고, 2013년 lemigas에 의하면 지질에 저장할 수 있는 CO2 양의 640 만톤을 초과하였다. Fig. 1-1과 같이 금세기 이후에도 크게 증가할 것이라고 예상되며, 이산화탄소의 감축 기술은 지구온난화의 해결책 중 상당한 비중을 차지할 수 있다. 최근 지구온난화를 완화 시키기 위한 기술이 상당히 연구되고 있으며, 가장 많이 사용되고 있는 CO2 포집 및 활용(CO2 capture & utilization, CCU)) 기술은 대규모 산업이나 기타 배출원에서 CO2를 분리 및 포집하여 특정 장소로 운송하고 다양한 화학 공정에서 활용하기 위한 기술이다. 포집 된 이산화탄소를 산업적 부분에 적용하기 위하여 CO2를 직접적인 활용이나 고부가 가치의 물질로의 전환을 통한 사용방법들이 연구되고 있다. 포집 된 이산화탄소를 촉매를 사용하여 전환할 수 있는 고부가 가치의 대표적인 물질로는 CH4, CH3OH, CO...등이 존재한다. 이 중 CO는 H2와의 반응을 통하여 탄화수소 화합물을 생산하는 Fischer-Tropsch 반응의 중간물질로 사용되거나, 최근 각광 받고 있는 반도체 산업에 고순도의 CO를 적용할 수 있다. 기존의 CO를 생산하는 방법으로는 CH4 개질 방법과 석탄가스화, rWGS(reverse water gas shift) 방법 등이 있다. 하지만, 기존의 CO를 생산하는 방법들은 부산물로 탄화수소 화합물을 생산하였고, 이는 반도체 분야에서의 적용에 큰 문제점으로 작용하였다. 기존의 방법으로 생산된 CO는 여러 분리정제 공정을 통해 불순물을 제거하여 고순도의 CO를 생산해야 하는 문제점을 가지고 있었다. 이를 해결하기 위해서는 CO2의 CO로의 직접적인 전환을 통하여 추가적인 부산물의 존재를 줄여 분리 공정을 감축시킬 수 있다. 이전 연구자들에 의해 금속산화물의 산화-환원을 통하여 CO2의 CO로의 직접적인 전환을 할 수 있는 CO2 splitting 공정이 연구되고 있다 [7]. CO2 splitting 공정은 기존의 CO의 생산 방법과 달리 금속산화물과 CO2의 직접적인 반응을 통해서 고순도의 CO를 쉽게 생산함과 동시에 분리정제를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 이전 CO2 분해공정에는 주로 Fe, Co, Ce...등 높은 산소 흡수 능력을 가지는 금속산화물을 사용하였고, 그중 가장 뛰어난 성능을 가지는 Fe를 사용하였다. 그러나, 기존의 CO2 splitting 공정은 높은 온도에서 반응이 진행되었고, 고온에서의 운전은 금속산화물의 소결 현상 (sintering)을 진행시켰다. Fe의 안정성을 높이기 위한 방법으로 고온에서 안정성을 가지는 다른 물질과 혼합하여 Perovskite (ABO3) 구조로의 전환을 통하여 개선시킬 수 있었다. Fe와 Perovskite 구조를 만드는 물질 중 SrO는 CO2와 반응하여 SrCO3의 형태로 전환되는 CO2 흡수반응을 하는 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 SrO의 CO2 흡수반응을 이용하여 CO2 분해 반응에서 Fe와 CO2의 반응을 통해 CO를 생산한 후 미반응한 CO2를 SrO를 통해 흡수하여 고순도의 CO를 쉽게 생산할 수 있도록 하는 새로운 반응을 제시하였다. 추가로 Sr/Fe의 Peovskite 구조에 Co의 첨가를 통하여 SrO와 Fe의 환원성을 조절하였고, Co의 함량에 따른 반응의 특성을 확인하였다.
Carbon dioxide, the main cause of global warming, is emitted as a result of fossil fuel combustion (oil, natural gas and coal). Technology to reduce global warming is being studied, and CO2 capture & utilization (CCU) is used by converting CO2 into a high value-added material to apply the collected ...
Carbon dioxide, the main cause of global warming, is emitted as a result of fossil fuel combustion (oil, natural gas and coal). Technology to reduce global warming is being studied, and CO2 capture & utilization (CCU) is used by converting CO2 into a high value-added material to apply the collected carbon dioxide to industrial parts. The CO converted from CO2 is applicable to the semiconductor industry. However, conventional methods of producing CO have problems with the production of hydrocarbons as by-products. To address this, it is necessary to make a direct transition from CO2 to CO. Unlike conventional methods of producing CO, the CO2 decomposition process can produce CO through direct reactions of metal oxides and CO2. In this study, Fe and SrO perovskite structure metal oxide, which functions in two functions: decomposition and absorption reaction of CO2, were used. The added SrO absorbs unresponsive CO2 so that it is easy to produce high purity CO. Among them, SrO/Fe=3/2 ratio of metal oxides showed the best performance and stability. However, the temperature of the CO2 splitting process is still detrimental to stability. To solve this problem, the effect of the added content of Co on the reducing properties of SrO/Fe was studied. As the content of Co increased, the reducibility of SrO/Fe metal oxide increased. As the reduction increased, the productivity of CO and the absorption capacity of CO2 increased, thereby increasing the purity of CO. Among them, Sr3Fe0.5Co1.5 showed the highest purity of CO. Sr3Fe0.5Co1.5 is the most suitable metal oxide for producing high purity CO.
Carbon dioxide, the main cause of global warming, is emitted as a result of fossil fuel combustion (oil, natural gas and coal). Technology to reduce global warming is being studied, and CO2 capture & utilization (CCU) is used by converting CO2 into a high value-added material to apply the collected carbon dioxide to industrial parts. The CO converted from CO2 is applicable to the semiconductor industry. However, conventional methods of producing CO have problems with the production of hydrocarbons as by-products. To address this, it is necessary to make a direct transition from CO2 to CO. Unlike conventional methods of producing CO, the CO2 decomposition process can produce CO through direct reactions of metal oxides and CO2. In this study, Fe and SrO perovskite structure metal oxide, which functions in two functions: decomposition and absorption reaction of CO2, were used. The added SrO absorbs unresponsive CO2 so that it is easy to produce high purity CO. Among them, SrO/Fe=3/2 ratio of metal oxides showed the best performance and stability. However, the temperature of the CO2 splitting process is still detrimental to stability. To solve this problem, the effect of the added content of Co on the reducing properties of SrO/Fe was studied. As the content of Co increased, the reducibility of SrO/Fe metal oxide increased. As the reduction increased, the productivity of CO and the absorption capacity of CO2 increased, thereby increasing the purity of CO. Among them, Sr3Fe0.5Co1.5 showed the highest purity of CO. Sr3Fe0.5Co1.5 is the most suitable metal oxide for producing high purity CO.
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