화학적 순환 연소를 위한 CoOx/CoAlxO4 산소공여매체의 산화 환원 특성

정진혁; 박종원; 윤왕래; J.H. Jeong; J.W. Park; W.L. Yoon

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.14, No.4, 411-417, June, 2003

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화학적 순환 연소를 위한 CoO_x/CoAl_xO₄ 산소공여매체의 산화 환원 특성

Redox Characteristics of CoO_x/CoAl₂O₄ as a Oxygen Carrier for Chemical-looping Combustion

정진혁^†, 박종원¹, 윤왕래 ²

경북대학교 화학공학과, 대구 702-701
¹충남대학교 화학공학과, 대전 305-764
²한국에너지기술연구원 전환공정연구센터, 대전 305-343

J.H. Jeong^†, J.W. Park¹, and W.L. Yoon²

Department of Chemical Engineering, Kyungpook National University, Daegu 702-701, Korea
¹Department of Chemical Engineering, Chungnam Naional University, Daejeon 305-764, Korea
²Energy Conversion Process Research Ceter, KIER, Daejeon 305-343, Korea

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초록

매체 순환 연소를 위한 Co 계열의 산소공여매체(CoO_x/CoAl₂O₄)를 제조하여 기준 매체물질인 NiO/NiAl₂O₄와 비교하여 산화/환원 특성을 분석하였다. 우선 각 spinel 담체의 경우, XRD 분석 결과 소성온도가 높아지면 NiO에 비해 NiAl₂O₄의 분율이 높아지게 되며, Co의 경우에는 CoAl₂O₄의 결정성이 증가함을 알 수 있었다. 담지된 spinel의 경우, NiO/NiAl₂O₄은 산화/환원 반복실험에서 그 활성이 점차적으로 감소하는 반면, CoO_x/CoAl₂O₄의 경우는 수 차례의 반복실험에도 활성에 영향을 받지 않음을 H₂-TPF/TPO 분석을 통하여 확인하였다. TGA, CH₄-TPR/MS 및 TPO/MS의 분석 결과, CoO_x/CoAl₂O₄가 산소 전달 능력 및 반응활성이 상대적으로 높은 것으로 나타났으며, 결국 탄소 침적 저항 및 메탄의 완전산화반응 특성이 우수할 것으로 기대된다.

As an oxygen carrier for chemical-looping combustion (CLC), Co-based metal oxide has been prepared and its redox characteristics were compared with a reference carrier NiO/NiAl₂O₄. With spinel support alone, it was revealed from the XRD that both the NiAl₂O₄/NiO ratio and the degree of crystallinity in CoAl₂O₄ increased with increased with increased calcination temperature. In case of the supported spinels (CoO/CoAl₂O₄, NiO/NiAl₂O₄), the redox capacity of the NiO/NiAl₂O₄ gradually decreased with number of repeated cyclic redox tests, but the capacity of CoO/CoAl₂O₄ remained nearly constant. In addition, it has been demonstrated from TGA, CH₄-TPR/MS and TPO/MS studied that the oxygen transfer capacity as well as reactivity were relatively higher in CoO/CoAl₂O₄ than in NiO/NiAl₂O₄, indicating a better resistance to coke deposition.

Keywords:chemical-looping combustion;oxygen carrier;redox capacity

[References]