- 가변 작동 조건에서도 높은 활동을 유지하는 촉매를 개발하여 바카라 꽁 머니아 합성 반응을 중단하고 다시 시작하는 것을 포함합니다
- 기존 촉매보다 15 배 높은 농도로 바카라 꽁 머니아를 합성
- 재생 가능 에너지로부터 공급 조건이 다양한 수소를 사용하여 바카라 꽁 머니아 합성 공정의 실제 적용에 기여합니다
재생 에너지에서 유래 한 수소를 사용한 바카라 꽁 머니아 합성
최고 연구원 Nishi Masayasu 및 최고 연구원 Chen Shimoto, 에너지 촉매 기술 그룹, 에너지 촉매 기술 부서, 바카라 꽁 머니 (Energy Process Divisure Division), 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (바카라 꽁 머니), 수소 제작 및 스토리지 인프라 연구팀의 책임자 인 Chen Shimoto 최고 연구원 인 Chen Shimoto는 국제적 공동 연구 센터에서 새로운 촉매를 위해 새로운 촉매를 개발했습니다 재생 에너지에서 파생 된 전기 사용
이 촉매는입니다슈퍼 성장 방법단일 벽 탄소 나노 튜브(SGCNT)는 루테늄 (RU) 및 세슘 (CS)으로지지되며, 바카라 꽁 머니아 합성 반응이 수소 공급의 변동에 따라 반복적으로 중지되고 재개되는 작동 조건 하에서도 바카라 꽁 머니아가 안정적으로 합성 될 수있다 또한,기존 촉매기존 방법평형에 가깝습니다 재생 에너지에서 생성 된 수소의 양은 기상 조건에 따라 다릅니다 이 기술은 수소로 만들어진 바카라 꽁 머니아 합성 공정의 효율이 증가하여 다양한 양을 생성합니다
이 연구의 결과는 2022 년 7 월 16 일에 발표되었습니다촉매 저널"에 게시되었습니다
바카라 꽁 머니아는 분자에 탄소 원자가 포함되어 있지 않으며 CO는 화상을 입을 때도2가 방출되지 않기 때문에 화석 자원을 대체하기 위해 연료로 사용하는 기술이 주목을 받고 있습니다 전통적인 바카라 꽁 머니아 합성 방법 인 하버-보쉬 방법은 철 촉매를 사용하여 화석 자원으로부터 생성 된 수소를 고온 및 400-600 ° C 및 100-300 대기의 고압 조건에서 대기에 함유 된 질소와 반응함으로써 바카라 꽁 머니아를 합성합니다 이 방법은 화석 자원으로부터 수소를 생산하는 데 많은 양의 CO2따라서, 태양 및 풍력과 같은 재생 에너지로부터 얻은 전기로 전기 물로 생성 된 수소를 사용하여 수소를 사용하여 공기에서 얻은 질소를 사용하여 기술이 개발되고있다
반면에, 재생 가능 에너지에 의해 생성 된 수소의 양은 기상 조건에 따라 다르며 물의 전기 분해로 생성 된 수소의 양도 변화합니다 따라서, 바카라 꽁 머니아 합성 플랜트는 수소 공급량에 따라 중지되어 재개 될 것으로 예상되며, 반응 조건에서 변동을 수용 할 수있는 바카라 꽁 머니아 합성 촉매가 필요하다 또한, 바카라 꽁 머니아 합성 반응에 필요한 에너지를 억제하기 위해서는 기존의 방법보다 낮은 온도 및 압력 조건 하에서 효율적인 바카라 꽁 머니아 합성을위한 촉매를 개발해야했다
바카라 꽁 머니는 캐비닛 사무소의 전략적 혁신 창조 프로그램 (SIP) (대표적 연구 조직 : JGC Corporation)의 "Energy Carrier (2014-2018)"프로젝트보다 기존의 방법보다 낮은 온도 및 낮은 압력 조건 하에서 암모니아를 합성 할 수있는 촉매를 개발했으며, 수소 에너지를 합성하기위한 시연을 수행하기위한 과정을 수행하기 위해 시연을 수행했습니다 (2018 년 5 월 28 일에 발표 된 Aisotech Press) 이 기사에서, 우리는 생산량이 변동될 것으로 예상되는 재생 에너지로부터 유래 된 수소에 반응하여 저온 및 저압 조건 하에서 기존 촉매보다 높은 농도에서 바카라 꽁 머니아를 합성 할 수있는 촉매를 개발하기 위해 노력했다
또한,이 연구 및 개발 중 일부는 일본 과학 및 기술 기관이 계약 한 "전략적 혁신 창조 프로그램 (SIP)"에 따른 "Energy Career (2014-2018)"프로젝트와 Science Promotion (Young Research) 22K14483의 일본 사회의 지원으로 수행되었습니다
연구 그룹은 활성 탄소이며메조 포러스 탄소와 같은 탄소 재료에 대한 촉매 금속 RU 및 CS를지지하는 촉매를 개발해 왔습니다 이번에는특정 표면적캐리어로서 RU와 CS는 SGCNT의 표면에 널리 분포 될 수 있으며,이 보고서에서 촉매의 개발을 이끌어 냈습니다 이 촉매는 약 2 nm의 Ru 나노 입자가 풍부하고, 이는 촉매 활성 점이며, CS는 바카라 꽁 머니아 합성 반응을 촉진하는 Ru 나노 입자 근처에 존재한다 촉매를 반응기로 채우고 반복 된 시험을 수행하여 바카라 꽁 머니아 합성 반응을 중지하고 재개하였으며, 이는 재생 에너지의 수소가 사용될 때 예상된다 도 1에 도시 된 바와 같이, 바카라 꽁 머니아는 380 ℃의 온도 및 6 내지 10 대기의 압력 하에서 반응기에 질소 및 수소를 공급함으로써 합성되었다 그 후, 온도와 압력을 실온 및 2 대기로 감소시키고 질소 만 공급함으로써 반응을 중지시켰다 바카라 꽁 머니아 합성 반응이 다시 재-레트로 플로팅되었을 때, 바카라 꽁 머니아 합성 반응이 즉시 시작되었고, 반응이 중지되기 전후에 촉매 성능에서 분해가 없었다 더욱이,이 반응을 반복 한 후에도 바카라 꽁 머니아 농도는 거의 변하지 않고 140 시간 동안 7 회 재개되었으며, 장기적인 가변 조건 하에서 바카라 꽁 머니아 농도는 변하지 않았으며, 바카라 꽁 머니아가 안정적으로 합성 될 수 있음이 밝혀졌다
그림 1 개발 촉매를 사용한 가변 조건 하에서 장기 바카라 꽁 머니아 합성
또한 그림 1에서 테스트 된 촉매는 분말 형태이지만 산업적으로는 펠렛 또는 구형 모양으로 성형되어야합니다 도 2에 도시 된 바와 같이,이 촉매는 압축하여 펠릿을 생성 할 수있다 펠렛 화 촉매의 성능을 평가하기 위해, 펠렛 화 촉매를 반응기에 채우고 400 ℃의 온도 및 51 대기의 압력 하에서 질소 및 수소를 공급하였고, 생성물은 기존 촉매보다 약 15 배 높은 농도에서 바카라 꽁 머니아를 성공적으로 합성 하였다 또한, 11 내지 51 대기의 압력 범위에서, 바카라 꽁 머니아 농도는 평형에 가깝게 도달하여 매우 높은 바카라 꽁 머니아 합성 활성을 나타낸다 (도 2, 왼쪽 하단) 또한, 반응 온도의 효과를 조사하고 380 ℃ 및 51 대기 조건 하에서 최대 바카라 꽁 머니아 농도가 관찰되어 고농도의 바카라 꽁 머니아가 기존의 방법보다 낮은 압력의 조건 하에서 합성 될 수 있음을 밝혀냈다 (도 2, 오른쪽)
그림 2 펠렛 촉매의 성능 평가
상기는 SGCNT에 의해 루테늄 및 세슘이 지원하는 촉매가 기존의 방법보다 낮은 온도 및 압력 조건에서 재생 가능 에너지로부터 유래 된 수소로부터 높은 농도에서 바카라 꽁 머니아를 합성 할 가능성이 있음을 보여준다
* 그림 1과 2이 보도 자료 에서이 보도 자료에서는 원래 논문의 "01-8 MPAG 바카라 꽁 머니아 합성에 대한 초강성 탄소 나노 튜브 지원, CS 프로모션 Ru 촉매"를 사용하고 수정 된 버전을 사용합니다 "
우리는 이제 촉매 구조 및 반응 메커니즘에 대한 자세한 분석을 수행 할 것이며, 얻은 결과에 따라 촉매를 개선하고 저온 및 저압 조건 하에서 바카라 꽁 머니아를 합성 할 수있는 촉매를 개발할 것입니다
또한 SGCNT의 높은 비용과 촉매 금속 루테늄으로 인해 향후 저렴한 촉매를 개발하는 것을 목표로 할 것입니다
게시 된 잡지 :촉매 저널
기사 제목 : 01–8 MPAG 바카라 꽁 머니아 합성에 대한 슈퍼 성장 탄소 나노 튜브 지원, CS 촉진 Ru 촉매
저자 : Masayasu Nishi, Shih-Yuan Chen, Hiroyuki Tateno, Takehisa Mochizuki, Hideyuki Takagi, Tetsuya Nanba