뷰테인 건식 개질 반응을 위한 Ni/γ-Al2O3 촉매를 이용한 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정 비교 Comparison of Dry Reforming of Butane in Catalyst Process and Catalyst+Plasma Process over Ni/γ-Al2O3 Catalyst원문보기
기존 건식 개질 반응에 사용되는 니켈 기반 촉매 공정은 활성화 온도가 높고, 촉매 표면의 활성점에 탄소 침착 및 금속 소결 현상 등의 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 촉매공정에 DBD플라즈마 공정이 결합된 촉매+플라즈마 공정을 이용하여 뷰테인 건식 개질 반응 특성을 조사하고 기존 촉매 공정과 비교 분석하였다. 촉매의 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기, XRD, SEM 및 TEM 등을 사용하여 물리 화학적 특성을 조사 하였다. $580^{\circ}C$에서 $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$촉매를 사용한 경우 촉매+플라즈마 공정의 경우 촉매 단독 공정에 비해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 각각 27%, 39%향상되었다. 촉매+플라즈마 공정의 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성종의 영향으로 이산화탄소와 뷰테인 전환율 및 생성되는 수소 농도가 증가하였으며, 뷰테인 건식 개질 반응 과정에서 플라즈마에 의해 니켈 촉매의 크기가 감소하고 분산도가 증가하여 반응 효율이 향상되는 것으로 판단되었다.
기존 건식 개질 반응에 사용되는 니켈 기반 촉매 공정은 활성화 온도가 높고, 촉매 표면의 활성점에 탄소 침착 및 금속 소결 현상 등의 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 촉매공정에 DBD 플라즈마 공정이 결합된 촉매+플라즈마 공정을 이용하여 뷰테인 건식 개질 반응 특성을 조사하고 기존 촉매 공정과 비교 분석하였다. 촉매의 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기, XRD, SEM 및 TEM 등을 사용하여 물리 화학적 특성을 조사 하였다. $580^{\circ}C$에서 $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$촉매를 사용한 경우 촉매+플라즈마 공정의 경우 촉매 단독 공정에 비해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 각각 27%, 39%향상되었다. 촉매+플라즈마 공정의 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성종의 영향으로 이산화탄소와 뷰테인 전환율 및 생성되는 수소 농도가 증가하였으며, 뷰테인 건식 개질 반응 과정에서 플라즈마에 의해 니켈 촉매의 크기가 감소하고 분산도가 증가하여 반응 효율이 향상되는 것으로 판단되었다.
Conventional nickel-based catalyst processes used for dry reforming reactions have high activation temperatures and problems such as carbon deposition and metal sintering on the active sites of the catalyst surface. In this study, the characteristics of butane dry reforming reaction were investigate...
Conventional nickel-based catalyst processes used for dry reforming reactions have high activation temperatures and problems such as carbon deposition and metal sintering on the active sites of the catalyst surface. In this study, the characteristics of butane dry reforming reaction were investigated by using DBD plasma combined with catalytic process and compared with existing catalyst alone process. The physical and chemical properties of the catalysts were investigated using a surface area & pore size analyzer, XRD, SEM and TEM. Using $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ at $580^{\circ}C$, in the case of the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane were improved by about 30% than catalyst alone process. When the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane and the hydrogen production concentration are enhanced by the influence of various active species generated by the plasma. In addition, it was found that the particle size of the catalyst is decreased by the plasma in the reaction process, and the degree of dispersion of the catalyst is increased to improve the efficiency.
Conventional nickel-based catalyst processes used for dry reforming reactions have high activation temperatures and problems such as carbon deposition and metal sintering on the active sites of the catalyst surface. In this study, the characteristics of butane dry reforming reaction were investigated by using DBD plasma combined with catalytic process and compared with existing catalyst alone process. The physical and chemical properties of the catalysts were investigated using a surface area & pore size analyzer, XRD, SEM and TEM. Using $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ at $580^{\circ}C$, in the case of the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane were improved by about 30% than catalyst alone process. When the catalyst+plasma process, the conversion of carbon dioxide and butane and the hydrogen production concentration are enhanced by the influence of various active species generated by the plasma. In addition, it was found that the particle size of the catalyst is decreased by the plasma in the reaction process, and the degree of dispersion of the catalyst is increased to improve the efficiency.
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문제 정의
본 연구는 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정을 이용하여 뷰테인과 이산화탄소의 뷰테인 건식 개질 반응 특성에 대해 조사하였다. 촉매지지체를 γ-Al2O3와 β-zeolite를 사용한 결과 β-zeolite를 사용할 경우에는 뷰테인 건식 개질 반응보다 뷰테인 분해 반응이 일어남을 알 수 있었으며, γ-Al2O3를 사용할 경우에는 촉매 공정에 보다 촉매+플라즈마 공정에서 뷰테인 건식 개질 반응 효율이 높은 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 플라즈마가 건식 개질 반응에 미치는 영향을 파악하기 위해 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정을 비교 분석 하였다. 플라즈마의 형태는 DBD를 사용하였다.
제안 방법
실험장치는 크게 기체 주입부, 반응기, 전력 인가부, 분석부로 이루어져 있다. 기체 주입부에는 각각의 기체의 유량을 조절하기 위해 유량조절기(AFC 500, Atovac, Korea)를 이용하였다. 반응기로 공급되는 기체는 이산화탄소 (40%), 뷰테인 (10%), 질소 (50%)로 구성되었으며, 공급 기체 유속은 300 mLmin-1 (공간속도: 360 h-1)이다.
플라즈마 반응기에 인가된 전압과 전하량은 감쇠 비율이 1000:1인 고전압 프로브 (P6015,Tektronix, USA)와 10:1 전압 프로브 (P69139, Tekronix, USA), 디지털 오실로스코프 (TDS 3032, Tektronix, USA)를 이용하여 측정하였다. 뷰테인과 수소 분석은 컬럼 (10m Pora Plot Q column, Varian, USA)과 열전도 검출기 (TCD)가 장착된 기체 크로마토그래피 (Micro GC, CP-4900, Varian, USA)로 분석 하였고, 이산화탄소는 퓨리에 변환 적외선 분광광도계 (FTIR-7600, lambda, Australia)로 분석하였다. 퓨리에 변환 적외선 분광광도계의 기체 셀(gas cell) 길이는 16 cm, 기체 셀의 윈도우 (window) 재질은 CaF2, 흡수 스펙트럼 파수는 1000~4000cm-1이었다.
그림 10(b)와 (c)를 비교하면 10(c)가 니켈 촉매 크기가 다소 작게 보이지만 정확한 크기를 알 수는 없다. 이에 따라 니켈 촉매의 크기를 계산하기 위해 XRD 분석을 실시하였다.
와 5%Ni/β-zeolite 촉매를 이용하여 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정에서 뷰테인 건식 개질 반응에 의한 이산화탄소와 뷰테인의 전환율을 측정한 것이다. 촉매+플라즈마 공정의 경우 플라즈마 발생을 위해 전압 6.4 kV, 전력 35 W를 인가하였으며, 뷰테인과 이산화탄소 주입량은 몰 비율 1:4로 하였다. 뷰테인 건식 개질 반응식은 식 (1)과 같으며, 화학양론적으로 뷰테인 1mol과 이산화탄소 4 mol이 반응하면 일산화탄소 8mol과 수소 5 mol이 발생하게 된다.
촉매의 물리적 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기 (AUTOSORB-1-MP, Quantachrome Instruments, USA)와 X선 회절기 (Rigaku, D/MAX2200H, Japen)를 이용하여 촉매의 비표면적과 기공 크기, 결정 형태 등을 분석하였다. 촉매의 비표면적은 -196℃에서 N2의 흡착-탈착 등온선의 상대 압력 (P/P0)을 이용하여 Brunauer-Emmett- Teller (BET) 방법으로 계산되며, 기공 크기 분포는 N2의 흡착-탈착 등온선의 탈착 데이터를 이용하여 Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 방법을 이용하였고, 기공 부피는 P/P0가 0.
촉매의 특성 파악을 위해 전계 방사형 주사전자현미경 (FE-SEM, JEOL JSM-6700F, Japan)과 전계 방사형 투과전자현미경 (TEM, JEM- 2100F, JEOL, Japan)을 이용하여 5%Ni/γ-Al2O3와 5%Ni/β-zeolite를 그림 2와 같이 촬영하였다.
촉매의 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기, X-선 회절기 (XRD), 방사형 주사전자현미경 (FE-SEM)과 전계 방사형 투과전자현미경 (TEM) 등을 이용하였으며, 뷰테인 건식 개질 반응의 특성을 파악하기 위해 퓨리에 변환 적외선 분광광도계 (FTIR)와 기체 크로마토그래피 (GC)를 이용하여 이산화탄소와 뷰테인, 수소 농도를 측정하였다.
퓨리에 변환 적외선 분광광도계의 기체 셀(gas cell) 길이는 16 cm, 기체 셀의 윈도우 (window) 재질은 CaF2, 흡수 스펙트럼 파수는 1000~4000cm-1이었다. 퓨리에 변환 적외선 분광광도계의 분해능은 4 cm-1, 반복횟수는 32회로 설정하였다.
반응기에서 소모된 방전전력은 Lissajous 전압-전하 선도를 이용하여 계산하였으며, 방전전력은 35 W로 측정되었다. 플라즈마 반응기에 인가된 전압과 전하량은 감쇠 비율이 1000:1인 고전압 프로브 (P6015,Tektronix, USA)와 10:1 전압 프로브 (P69139, Tekronix, USA), 디지털 오실로스코프 (TDS 3032, Tektronix, USA)를 이용하여 측정하였다. 뷰테인과 수소 분석은 컬럼 (10m Pora Plot Q column, Varian, USA)과 열전도 검출기 (TCD)가 장착된 기체 크로마토그래피 (Micro GC, CP-4900, Varian, USA)로 분석 하였고, 이산화탄소는 퓨리에 변환 적외선 분광광도계 (FTIR-7600, lambda, Australia)로 분석하였다.
플라즈마 영향에 의해 촉매의 크기에 변화가 발생되었을 것으로 판단되어 촉매 크기를 측정하기 위해 그림 10과 같이 TEM으로 촉매를 촬영하였다. 그림 10(a)는 사용전 10%Ni/γ-Al2O3 촉매, 10(b)는 촉매 공정 후, 10(c)는 촉매+플라즈마 공정 후 촉매를 TEM으로 촬영한 것이다.
플라즈마를 발생시키기 위해 6.2 kV의 교류 (AC) 고전압 (작동 주파수: 1 kHz)을 사용하였다. 반응기에서 소모된 방전전력은 Lissajous 전압-전하 선도를 이용하여 계산하였으며, 방전전력은 35 W로 측정되었다.
대상 데이터
γ-Al2O3는 지름 3.2 mm, 길이 3.7 mm의 펠릿 형태로 Alfa Aesar (USA)에서 구매하여 사용하였으며, β-zeolite는 지름 3.0 mm인 구형으로 COSMO CATALYSTS (Korea)에서 구매하였다.
반응기로 공급되는 기체는 이산화탄소 (40%), 뷰테인 (10%), 질소 (50%)로 구성되었으며, 공급 기체 유속은 300 mLmin-1 (공간속도: 360 h-1)이다. 반응기는 세라믹 튜브 (내경: 25 mm, 두께: 1.5 mm, 길이: 400 mm)로 이루어져 있으며, 반응기의 온도를 변화시키기 위해 반응기를 튜브형 퍼니스 (DTF-50300, Daeheung Science, Korea) 내부에 설치하였다. 세라믹 튜브 동축의 중앙에는 6 mm stainless steel로 이루어진 방전전극이 삽입되어 있으며 세라믹 튜브 외부에는 구리호일을 11 cm 감은 후 접지와 연결하였다.
기체 주입부에는 각각의 기체의 유량을 조절하기 위해 유량조절기(AFC 500, Atovac, Korea)를 이용하였다. 반응기로 공급되는 기체는 이산화탄소 (40%), 뷰테인 (10%), 질소 (50%)로 구성되었으며, 공급 기체 유속은 300 mLmin-1 (공간속도: 360 h-1)이다. 반응기는 세라믹 튜브 (내경: 25 mm, 두께: 1.
이에 따라 본 연구에서는 촉매 지지체의 변화에 따른 뷰테인 건식 개질 반응 효율을 확인하기 위해 촉매 지지체로 γ-Al2O3와 β-zeolite 선정하였다.
DBD 형태의 플라즈마는 에너지 소비가 낮고, 스케일 업이 용이하며, 전자밀도가 높아 건식 개질 반응에 적합하다[5]. 촉매는 건식 개질 반응에 주로 사용하는 니켈 촉매를 사용하였고, 탄화수소는 LPG를 구성하는 주요성분 중 하나인 iso-C4H10을 이용하였다. 일반적으로 건식 개질 반응의 탄화수소는 주로 메테인을 주성분으로 하는 천연가스를 이용하지만, 천연가스의 경우 끓는점(메테인: -162℃, 에테인:-89℃)이 낮아 액화 온도가 낮고 저장 및 운송이 어려우며, 개질 온도가 매우 높은 단점이 있다[6,18].
본 연구에서는 플라즈마가 건식 개질 반응에 미치는 영향을 파악하기 위해 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정을 비교 분석 하였다. 플라즈마의 형태는 DBD를 사용하였다. DBD 형태의 플라즈마는 에너지 소비가 낮고, 스케일 업이 용이하며, 전자밀도가 높아 건식 개질 반응에 적합하다[5].
이론/모형
2 kV의 교류 (AC) 고전압 (작동 주파수: 1 kHz)을 사용하였다. 반응기에서 소모된 방전전력은 Lissajous 전압-전하 선도를 이용하여 계산하였으며, 방전전력은 35 W로 측정되었다. 플라즈마 반응기에 인가된 전압과 전하량은 감쇠 비율이 1000:1인 고전압 프로브 (P6015,Tektronix, USA)와 10:1 전압 프로브 (P69139, Tekronix, USA), 디지털 오실로스코프 (TDS 3032, Tektronix, USA)를 이용하여 측정하였다.
촉매의 물리적 특성을 파악하기 위해 비표면적 분석기 (AUTOSORB-1-MP, Quantachrome Instruments, USA)와 X선 회절기 (Rigaku, D/MAX2200H, Japen)를 이용하여 촉매의 비표면적과 기공 크기, 결정 형태 등을 분석하였다. 촉매의 비표면적은 -196℃에서 N2의 흡착-탈착 등온선의 상대 압력 (P/P0)을 이용하여 Brunauer-Emmett- Teller (BET) 방법으로 계산되며, 기공 크기 분포는 N2의 흡착-탈착 등온선의 탈착 데이터를 이용하여 Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 방법을 이용하였고, 기공 부피는 P/P0가 0.99에서 최대 흡착점으로 부터 계산되었다.
성능/효과
그림 8은 니켈 농도 변화에 따른 이산화탄소와 뷰테인의 전환율을 측정한 것이다. 그림 8(a)와 8(b)를 보면 이산화탄소 전환율과 뷰테인 전환율은 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정 모두 온도 증가에 따라 전환율이 증가하는 경향을 보였으며, 니켈 농도가 증가함에 따라 전환율은 증가하였으나 니켈농도 2.5% 촉매와 10% 촉매의 차이는 약 10%로 큰 차이를 보이지는 않았다. 그림 9는 니켈 농도를 10%로 했을 때 이산화탄소와 뷰테인이 반응하여 생성된 수소를 분석한 결과이다.
5%Ni/β-zeolite의 N2 흡착-탈착 등온선은 미세하게 분할 된 비 다공성 물질에서 나타나는 II 타입 등온선을 나타났다.
XRD 분석결과 β-zeolite는 BEA topology의 전형적인 피크인 22.4°에서 최대피크를 나타냈으며, 7.7°에서도 피크를 확인할 수 있었다.
그림 5(a)에서 보는 바와 같이 이산화탄소 전환율은 5%Ni/γ-Al2O3촉매를 사용한 경우 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정 모두 온도 증가에 따라 전환율이 상승하였으며, 500℃일 때 촉매 공정은 12%, 촉매+플라즈마 공정은 24%로 전환율은 약 10% 차이를 보였고 온도가 증가함에 따라 두 공정의 전환율 차는 증가하여 580℃에서는 약 30% 이상 차이를 나타냈다.
뷰테인 건식 개질 반응에 의해 소비된 이산화탄소 농도는 그림 7(a)에서 보는 바와 같다. 반응온도 580℃에서 뷰테인:이산화탄소 주입 몰비가 1:3 일 때 소비된 이산화탄소 농도는 125 mmol hr-1 (전환율 56%), 1:4 (소비된 이산화탄소 농도 167 mmol hr-1, 전환율 56%), 1:5 (소비된 이산화탄소 농도 208mmol hr-1, 전환율 56%)로 이산화탄소 주입량이 증가하게 되면 소비되는 이산화탄소 농도는 증가하지만 전환율은 거의 일정하게 나타났다.
뷰테인 건식 개질 반응에 의해 생성되는 수소 농도는 촉매 공정 보다 촉매+플라즈마 공정에서 높았으며 반응온도 580℃일 때 촉매 공정의 경우 7%(수소 선택도: 56%), 촉매+플라즈마 공정의 경우 18% (수소 선택도: 79%) 이었다. 또한 촉매+플라즈마 공정을 운전하는 과정에서 니켈 촉매의 크기가 작아지는 현상이 발생하였다.
촉매를 사용한 경우 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정 모두 온도 증가에 따라 전환율이 상승하였으며, 500℃일 때 촉매 공정은 12%, 촉매+플라즈마 공정은 24%로 전환율은 약 10% 차이를 보였고 온도가 증가함에 따라 두 공정의 전환율 차는 증가하여 580℃에서는 약 30% 이상 차이를 나타냈다. 뷰테인 전환율 또한 온도가 증가함에 따라 촉매 공정과 촉매+플라즈마 공정의 전환율 차는 증가하였으며 500℃일 때 약 10%, 580℃일 때는 촉매 공정(30%), 촉매+플라즈마 공정(70%)으로 약 40%의 차이를 보였다. 즉 온도가 증가하게 되면 촉매는 외부의 낮은 에너지에도 쉽게 활성화되므로 촉매와 플라즈마공정의 시너지 효과가 향상되어 전환율 차가 크게 발생하게 된다.
이산화탄소와 뷰테인의 전환율은 반응 온도가 높을수록 증가하였으며, 촉매 공정에 플라즈마를 접목시킨 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성 라디칼 등에 의해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 촉매 공정에 비해 약 10~40% 증가하였다. 뷰테인과 이산화탄소 주입 몰비 및 니켈 농도 변화에 따른 전환율을 비교해 본 결과 이산화탄소 전환율은 니켈의 농도에 뷰테인 전환율은 뷰테인과 이산화탄소 주입 몰비 변화에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단되었다.
촉매지지체를 γ-Al2O3와 β-zeolite를 사용한 결과 β-zeolite를 사용할 경우에는 뷰테인 건식 개질 반응보다 뷰테인 분해 반응이 일어남을 알 수 있었으며, γ-Al2O3를 사용할 경우에는 촉매 공정에 보다 촉매+플라즈마 공정에서 뷰테인 건식 개질 반응 효율이 높은 것을 알 수 있다. 이산화탄소와 뷰테인의 전환율은 반응 온도가 높을수록 증가하였으며, 촉매 공정에 플라즈마를 접목시킨 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성 라디칼 등에 의해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 촉매 공정에 비해 약 10~40% 증가하였다. 뷰테인과 이산화탄소 주입 몰비 및 니켈 농도 변화에 따른 전환율을 비교해 본 결과 이산화탄소 전환율은 니켈의 농도에 뷰테인 전환율은 뷰테인과 이산화탄소 주입 몰비 변화에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단되었다.
그림 9는 니켈 농도를 10%로 했을 때 이산화탄소와 뷰테인이 반응하여 생성된 수소를 분석한 결과이다. 촉매 공정에서는 반응온도 520℃ 일 때 이산화탄소 전환율이 21%, 뷰테인 전환율이 21%로 나타났으며, 촉매+플라즈마 공정에서는 이산화탄소 전환율이 33%, 뷰테인 전환율은 42%로 나타났다. 이때 생성된 수소농도는 촉매 공정의 경우 4%, 촉매+플라즈마 공정의 경우 10%로 촉매+플라즈마 공정에서 농도가 높게 측정되었다.
촉매+플라즈마 공정 500℃에서 5%Ni/β-zeolite 촉매를 사용한 경우 이산화탄소 전환율이 35%로 5%Ni/γ-Al2O3촉매를 사용한 경우보다 약 12% 높게 나타났으나, 5%Ni/γ-Al2O3촉매를 사용한 경우 온도 증가에 따라 이산화탄소 전환율이 꾸준히 증가하는 반면, 5%Ni/β-zeolite 촉매를 사용한 경우에는 540℃ 이상에서 이산화탄소 전환율이 오히려 감소하는 경향을 보였다.
촉매지지체를 γ-Al2O3와 β-zeolite를 사용한 결과 β-zeolite를 사용할 경우에는 뷰테인 건식 개질 반응보다 뷰테인 분해 반응이 일어남을 알 수 있었으며, γ-Al2O3를 사용할 경우에는 촉매 공정에 보다 촉매+플라즈마 공정에서 뷰테인 건식 개질 반응 효율이 높은 것을 알 수 있다.
표 1은 촉매의 비표면적, 기공 부피, 기공 크기를 측정한 것으로 β-zeolite의 비표면적은 약 400 m2 g-1 으로 γ-Al2O3(약 190 m2 g-1)의 약 2배로 나타났으며, β-zeolite의 평균 기공 크기는 약 1.7 nm, γ-Al2O3는 약 3.3 nm, 기공 부피는 γ-Al2O3가 약 0.45cm3 g-1,β-zeolite가 약 0.3 cm3 g-1로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기존의 니켈 기반 촉매 공정의 단점은?
기존 건식 개질 반응에 사용되는 니켈 기반 촉매 공정은 활성화 온도가 높고, 촉매 표면의 활성점에 탄소 침착 및 금속 소결 현상 등의 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 촉매공정에 DBD 플라즈마 공정이 결합된 촉매+플라즈마 공정을 이용하여 뷰테인 건식 개질 반응 특성을 조사하고 기존 촉매 공정과 비교 분석하였다.
건식 개질 반응에서 어떠한 촉매가 주로 사용되고 이유는 무엇인가?
건식 개질 반응은 기본적으로 탄화수소와 이산화탄소를 이용하여 촉매 공정을 통해 합성가스를 제조하는 방법이다. 촉매는 다양한 귀금속 및 전이 금속이 사용되고 있으며 그 중 니켈 기반 촉매는 가격이 저렴하고 C-H 결합을 활성화시키는 능력이 우수하여 많은 연구가 이루어지고 있다[10-14]. 하지만 기존 니켈 기반 촉매는 반응온도가 높고 촉매 표면의 활성점에 탄소 침착이 쉽게 발생하고 이로 인해 시간이 지남에 따라 촉매 성능이 저감되어 장시간 안정적인 효율을 기대하기 어려운 단점이 있다[10,11].
촉매+플라즈마 공정의 반응 효율이 향상되는 이유는 무엇인가?
$580^{\circ}C$에서 $10%Ni/{\gamma}-Al_2O_3$촉매를 사용한 경우 촉매+플라즈마 공정의 경우 촉매 단독 공정에 비해 이산화탄소와 뷰테인 전환율이 각각 27%, 39%향상되었다. 촉매+플라즈마 공정의 경우 플라즈마에 의해 생성된 다양한 활성종의 영향으로 이산화탄소와 뷰테인 전환율 및 생성되는 수소 농도가 증가하였으며, 뷰테인 건식 개질 반응 과정에서 플라즈마에 의해 니켈 촉매의 크기가 감소하고 분산도가 증가하여 반응 효율이 향상되는 것으로 판단되었다.
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