KR100579945B1 - 일산화탄소의 수성반응용 촉매 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화수소 개질가스 내의 일산화탄소를 수성반응에 의해 저감시킴과 동시에 수소를 생성시키는 촉매에 관한 것으로, 본 발명의 촉매는 세륨산화물(CeOx)의 표면에 백금, 로듐, 금, 팔라듐, 루테늄 및 이리듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 귀금속을 세륨산화물 지지체 중량을 기준으로 0.1~5중량%, 및 알카리 금속(1A)과 알카리 토금속(2A) 중에서 선택되는 적어도 하나의 조촉매를 세륨산화물 지지체 중량을 기준으로 0.01~10중량% 담지시킴으로써 제조된다. 본 발명의 촉매를 사용하는 경우, 일산화탄소의 전환율을 높일 수 있는 온도 범위를 확대할 수 있기 때문에 반응기 온도 조절의 용이성을 확보하게 될 뿐만 아니라 개질가스 내의 일산화탄소의 수성반응공정의 구성과 조절을 단순화시킬 수 있다.

일산화탄소, 수성반응, 세륨산화물, 귀금속 촉매, 알칼리 금속

Description

일산화탄소의 수성반응용 촉매{Catalyst for water-gas shift reaction of carbon monoxide}

도 1은 탄화수소를 이용한 전기 생산 공정의 일반적인 구성도를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 Pt-Mg/CeOx 촉매의 일산화탄소 전환율 및 메탄에 대한 선택도를 나타내는 그래프이다.

도 3은 Pt/CeOx 촉매의 일산화탄소 전환율 및 메탄에 대한 선택도를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 Pt/(Mg-Ce)Ox 촉매의 일산화탄소 전환율 및 메탄에 대한 선택도를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 개질가스 내의 일산화탄소를 수성반응에 의하여 저감시킴과 동시에 수소를 생성시키기 위한 촉매에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 세륨산화물 지지체에 귀금속 주촉매와 알카리 금속(1A) 및 알카리토금속(2A) 중에서 선택된 적어 도 하나의 조촉매를 담지시킨 촉매를 이용하여 탄화수소의 개질공정에서 일산화탄소를 저감시킴과 동시에 수소 농도를 증가시키는 촉매에 관한 것이다.

연료전지는 기체 및 액체 연료 내에 저장된 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 에너지 전환장치의 일종이다. 특히, 수소이온교환막 연료전지(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)는 화석연료를 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서 출력밀도 및 에너지 전환효율이 매우 우수하여, 휴대용 및 가정용 전원 및 전기 자동차의 동력원 등으로 응용하기 위한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다.

이러한 연료전지(PEMFC)의 연료인 수소는 탄화수소의 부분산화(partial oxidation) 또는 습윤개질(steam reforming)과 같은 가장 일반적인 방법에 의해, 예를 들어 도 1과 같은 공정에 의해 생성된다. 개질가스 중에 포함된 일산화탄소(10%-5%)는 수성반응(도 1의 200, 300, 반응식 1)을 통하여 1% 수준까지 저감되면서 동몰의 수소를 생성하게 된다. 미전환된 1% 전후의 일산화탄소는 선택적 일산화탄소 제거장치(PrOx)(도 1의 400)에서 10ppm 이하까지 감소된 후에 연료전지(PEMFC)(도1의 600)에 공급되게 된다.

[반응식 1]

CO + H₂O → CO₂ + H₂

수소 제조공정은 상술한 바와 같은 복잡한 다단계 공정을 통하여 제조되나, 이미 널리 알려진 공정으로서 대부분이 대규모 공정으로 존재하며, 중소 규모용 연료전지용 수소 제조장치로 활용하는 데는 여러 가지 문제점이 있다.

특히, 중소규모의 발전 시스템(on-site)과 같은 소규모에서는 물론, 자동차와 같이 좁은 공간에서도 경량화된 수소 제조공정이 요구되고 있으며, 현재까지 개발된 연료 개질 장치의 컴팩트화/경량화가 필요한 실정이다. 연료개질 시스템에서 가장 큰 부피를 차지하는 부분으로는 일산화탄소 수성반응기(WGS reactor)를 들 수 있는데, 이의 성능 개선이 요구된다. 특히, 중소형의 시스템은 잦은 운전과 정지를 반복하여야 하는 시스템이므로 각 촉매들은 공기에 대한 안정성을 필요로 한다(W. Ruettinger등, “A new generation of water gas shift catalysts for fuel cell applications", J. of Power Sources, 118, 61-65(2003)).

따라서, 이러한 요구를 만족하기 위하여 기존의 구리, 철, 크롬을 주촉매로 하는 전이금속계 촉매에 귀금속 촉매를 사용하여 산소에 대한 안정성 확보와 함께 고활성을 얻고자 하는 연구가 진행되었다(A.F. Ghenciu, "Review of fuel processing catalysts for hydrogen production in PEM fuel cell systems", Current Opinion in Solid State and Materials Science, 6, 389-399(2002)).

한편으로는 귀금속을 이용한 수성반응용 촉매에 대한 연구도 진행되었는데, 예를 들어, X. Wang과 R.J. Gorte는 Pd/Ceria에 다양한 조촉매(Fe, Tb, Gd, Y, Sn, Sm, Pr, Eu, Bi, Cr, V, Pb, Mo)를 첨가하면서 일산화탄소에 대한 수성반응을 진행한 결과 Fe를 조촉매로 첨가할 때 활성이 향상됨을 보고한 바 있다(X. Wang and R.J. Gorte, "The effect of Fe and other promoters on the activity of Pd/Ceria for the water gas-shift reaction", Appl. Catal. A:Gen., 247, 157-162(2003)).

Gary Jacobs등은 Pt의 지지체로서 세륨산화물을 사용하면서 이의 다양한 제조 방법을 통하여 표면적에 따른 촉매의 활성을 측정한 결과 표면적이 넓게 제조된 지지체를 사용하는 경우 활성이 우수함을 보고한 바 있다(Gary Jacobs등, “Low temperature water-gas shift: in situ DRIFTS-reaction study of ceria surface area on the evolutionof formates on Pt/CeO2 fuel processing catalysts for fuel cell applications", Appl. Catal. A:Gen., 252, 107-118(2003)).

이상과 같이, 세륨산화물에 귀금속을 담지하여 제조된 촉매는 산소에 대한 안정성과 우수한 촉매활성을 나타냄에도 불구하고 귀금속의 사용으로 인해 시스템의 가격이 상승되는 문제점이 있다. 또한, 촉매의 활성이 귀금속의 함량 증가에도 불구하고 활성온도 대역이 증대되지 않기 때문에, 시스템 구성의 용이성을 확보하 기 위해서는 촉매 가격의 경쟁력 확보와 함께 활성 온도 대역의 확대가 동시에 요구된다 하겠다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 세륨산화물의 지지체에 귀금속을 담지할 때 적절한 조촉매를 포함시킴으로써 귀금속을 단독으로 사용하는 촉매에 비하여 현저한 활성 증진을 도모함과 동시에 넓은 온도 대역에서 고전환율을 얻을 수 있는 촉매를 개발하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 개질가스 내의 일산화탄소를 수성반응으로 저감시키면서 수소를 생산하는 고활성 촉매를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 세륨산화물 지지체에 백금, 로듐, 금, 팔라듐, 루테늄 및 이리듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 귀금속을 세륨산화물 지지체의 중량을 기준으로 0.1~5중량% 및 알카리 금속(1A)과 알칼리 토금속(2A)중에서 선택된 적어도 하나의 조촉매 성분을 세륨산화물 지지체 중량을 기준으로 0.01~10중량% 담지시켜서 제조된 개질가스내의 일산화탄소 수성반응용 촉매가 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

현재까지 연구된 귀금속을 이용한 수성반응용 촉매는 귀금속을 고표면적의 지지체에 담지시킴으로써 제조되었다. 이 때 담지되는 귀금속으로는 백금, 팔라듐, 로듐, 금등이며, 지지체로는 수분의 해리 및 흡착이 용이하며 레독스(redox)(산화-환원)가 용이한 세륨산화물(CeOx)이 사용된다. 또한 귀금속의 분산도에 따라 촉매 활성에 큰 영향을 미치는 점에 대해 집중적으로 연구가 진행되고 있다.

그러나, 본 발명에서는 귀금속의 분산도 증진(Z. Gandao, et al., "Comparative behaviour of extremely dispersed Pt/Mg(Al)O and Pt/Al2O3 for the chemisorption of hydrogen, CO and CO2", Appl. Catal. A:Gen., 147, 395-406(1996)), 수분의 흡착증진(J.A. Dean(ed.), Lange's Handbook of Chemistry, 14th Editiond, Mcgraw-Hill, Inc., New york, 19) 및 일산화탄소의 흡착점 수 향상(G. S. Lane, et al., "Infrared Spectorscopy of Adsorbed Carbon Monoxide on Platinum/Nonacidic Zeolite Catalysts", J. Catal., 141, 465-477(1993); S.B. Sharma, et al., "Microcalorimetic Study of Silica- and Zeolite-Supported Platinum Catalysts", J. Catal., 148, 198-204(1994)) 효과를 동시에 얻을 수 있도록 알카리 금속(1A)과 알카리 토금속(2A)을 첨가하여 촉매 활성의 향상을 기하였다. 다만, 알카리금속(1A) 또는 알카리토금속(2A)이 담지됨에 따라서 이산화탄소에 대한 흡착력이 강화(Zhang Gandao 등, “Comparative behaviour of extremely dispersed Pt/Mg(Al)O and Pt/Al2O3 for the chemisorption of hydrogen, CO and CO2", Applied Catalysis A: General 147, 395-406(1996)))되기 때문에 이로 인해 촉매활성이 저하될 수도 있으나 귀금속에 의한 일산화탄소의 수성반응은 250-450℃의 고온에서 진행되기 때문에 전반적으로 유리한 쪽으로 작용될 수 있다는 점에 착안하여 “귀금속 분산도, 수분흡착증진, 일산화탄소 흡착점 수 향상”의 효과를 활용할 수 있도록 조촉매로서 알카리 금속 및 알카리토금속을 사용하였다.

따라서, 본 발명에서는 귀금속의 분산도를 향상시키기 위하여 귀금속을 침전 침적(precipitation deposition)하는 종래의 복잡한 공정과는 다르게, 조촉매로서 알카리 금속과 알카리 토금속 중에서 선택된 적어도 하나가 포함되는 경우 귀금속을 초기 젖음법과 같은 단순한 공정에 적용하여도 고활성의 촉매를 제조할 수 있다. 이는 실시예 3과 비교예 2에서 알 수 있는 바와 같이 알카리 (토)금속이 포함되는 경우에 향상된 활성을 나타낸다. 또한, 기존에 알려진 경우 ‘침전침적’법을 사용하더라도 알카리 (토)금속의 첨가시 기존의 Pt/CeOx 조성의 촉매에 비해서 보다 향상된 촉매 조성인점 역시 자명하다.

본 발명에 사용되는 촉매의 제조에 있어서, 본 발명의 일산화탄소 수성반응용 촉매는 열분해 또는 침전법으로 제조된 고표면적의 세륨 산화물(비표면적 25-110m2/g)의 외표면에 알카리금속과 알카리토금속 중에서 선택된 적어도 하나의 조촉매와 귀금속을 담지시키거나 또는 세륨 산화물과 알카리금속과 알카리토금속 중 에서 선택된 적어도 하나의 조촉매를 동시에 침전시켜 지지체 중에 알카리 금속 과 알카리토금속 중에서 선택된 적어도 하나를 포함시킨 후 그 외표면에 귀금속을 담지시킴으로써 제조할 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 조촉매를 지지체의 제조과정에서 첨가하던가 또는 귀금속의 담지과정에서 첨가하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제조의 편의성을 확보하기 위하여 알카리 금속과 알카리 토금속 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가 시점을 결정할 수 있다. 이러한 점은 종래의 연구결과와 대비되는 것으로서, 종래에는 귀금속의 지지체로서 보다 고표면적의 세륨산화물을 제조하기 위하여 티탄늄 또는 지르코늄을 첨가하여 제조된 지지체에 귀금속을 담지시킴으로써 높은 활성을 얻을 수 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 지지체의 표면적 보다는 구성성분으로서 알카리 금속(1A)과 알카리 토금속(2A)의 포함 여부에 따라 촉매 활성이 영향 받음을 알 수 있다. 예를 들어, 실시예 2에서와 같이 알카리 금속을 세륨산화물과 동시에 침전물을 형성하여 제조된 지지체의 경우 비 표면적이 10%이상 향상되었음에도 불구하고 전환율은 동일함을 알 수 있다. 따라서, 촉매의 활성은 단지 지지체의 비 표면적의 함수라기 보다는 촉매 구성 성분이 더욱 중요한 의미를 가짐을 알 수 있다.

본 발명의 촉매제조에 있어서, 세륨산화물과 알칼리 금속(1A) 및 알카리 토금속(2A) 중에서 선택된 적어도 하나의 조촉매를 침전시켜 제조한 지지체의 외표면 에 귀금속 주촉매를 담지시켜 제조되는 경우, 지지체를 10㎛이하로 분쇄시킨 후에, 단일체, 금속판 혹은 금속웹상에 코팅시킨 다음 귀금속을 담지시켜 제조하는 것이 바람직하다. 이 때, 사용되는 조촉매가 담지된 지지체는 단일체 또는 입자형으로 압출 가공한 다음 귀금속이 담지되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 촉매제조에 있어서, 세륨 산화물의 외표면에 알카리 금속 (1A)과 알카리 토금속(2A) 중에서 선택된 적어도 하나의 조촉매와 귀금속 주촉매를 동시에 담지시켜 제조하는 경우의 촉매는 단일체 또는 입자형으로 압출 가공된 형태가 바람직하다.

각 구성성분의 함량에 대하여, 먼저, 귀금속은 지지체 중량을 기준으로 0.1-5중량%가 적절하며, 알카리 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs이고, 알카리토금속은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra이며, 이중에서 선택된 적어도 한 가지를 지지체 중량을 기준으로 0.01-10중량% 포함하여 이루어지며 나머지는 지지체의 주 성분인 세륨산화물(CeOx)로 구성된다.

세륨산화물의 외표면에 귀금속을 담지하는 방법은 당 업계에 일반적으로 알려져 있는 방법을 사용한다. 예를 들면, 고표면적으로 제조된 세륨산화물을 0.1～500㎛의 크기로 분쇄하고 전구체 용액이 포함되도록 제조된 용액을 사용하여 과잉용액 함침법 또는 초기 젖음법으로 귀금속과 알카리 금속과 알카리토금속 중에 서 선택된 적어도 하나의 조촉매를 포함하는 전구체 용액을 동시에 담지시킬 수 있다. 이 때 세륨산화물의 제조 방법은 이 기술분야에 알려진 방법으로 제조될 수 있다. 일례로, 암모늄나이트레이트의 열분해, 알카리 용액(암모니아수)을 이용한 침전법이 사용될 수 있다. 알카리 용액으로서 NaOH, KOH 수용액으로 침전을 형성시키고 일부의 알카리 성분이 세륨수산화물과 함께 잔존하도록 세정공정의 횟수를 조절하여 알카리 효과를 동시에 얻을 수 있도록 제조가능하다. 그러나, 이 때는 알카리 잔존 농도의 조절에 어려움이 따르기 때문에 재현성에 문제가 있다. 따라서 알카리 함량을 조절하기 위해서는 알카리나이트레이트(일례, 마그네슘나이트레이트)를 알카리금속의 원료물질로 첨가하고 암모니아 용액을 이용하여 침전(수산화물)을 형성시키는 방법이 바람직하다. 수화물 침전은 여과 후에 80-105℃에서 24시간 건조시킨 다음, 400-600℃에서 5-10시간 소성하여 산화물을 형성시킨 다음 이를 파우더로 분쇄하여 지지체로 사용한다.

귀금속 및 알카리 금속과 알카리토금속의 전구체로는 암모늄 클로라이드, 나이트레이트, 아세테이트 형과 같이 액상에 용해 가능한 어떠한 물질도 사용할 수 있다. 그러나 귀금속과 알카리 금속과 알카리 토금속 중에서 선택된 적어도 하나의 조촉매를 동시에 담지하는 경우에는 동일 용액에 모두 용해 가능한 전구체의 선정이 필요하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 촉매는 개질가스내의 일산화탄소를 저감시키기 위한 수성반응 촉매이며, 이러한 촉매를 사용하는 경우, 광범위한 온도대역에 거쳐 일산화탄소에 대한 수성반응 활성을 얻을 수 있으며, 이에 따라 개질가스내의 일산화탄소를 제거하는 수성 반응공정의 구성 및 운전조작이 단순화된다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1: Pt-Mg/CeOx 촉매제조

상기 촉매는 지지체를 먼저 제조한 후에 귀금속과 알카리금속을 동시에 초기 젖음법으로 담지하여 제조하였다.

먼저, 지지체는 다음과 같이 제조하였다. 세륨나이트레이트(Ce(NO3)3·6H2O, 알드리치 39,221-9) 50g을 이온 제거수 1리터에 용해시키고, 10부피%의 암모니아수를 첨가하여 pH 11까지 낮추어서 침전을 생성시켰다. 침전을 여과한 후에 2회의 수세 과정을 통하여 염기성 용액과 생성된 수용성 염을 제거한 다음 105℃ 건조기에서 24시간 건조시킨 후 500℃에서 5시간 소성하고 120 메쉬 이하의 파우더로 분쇄하여 완성하였다. 제조된 지지체의 비표면적은 BET 5 포인트방법(point method)으로 측정(ASAP 2010) 한 결과 54m2/g로 나타났다.

백금의 전구체로 염화백금산(H2PtCl6·6H2O, Inuisho Precious Metals Co., LTD.)과 마그네슘나이트레이트(Mg(NO3)2·6H2O, 준세이 제품)를 이온 제거수에 동시에 용해하여 용액을 제조하였다. 이 때 백금 전구체는 지지체의 중량을 기준으로 3%에 이르는 양을 첨가하였으며 마그네슘은 지지체를 기준으로 0.37중량%를 첨가하였다. 제조된 용액은 지지체에 담지(초기젖음법)하고 105℃ 건조기에서 1시간 건조시키고 상온으로 냉각시킨 후에 전구체 용액을 첨가하는 과정을 3회 반복하여 귀금속을 담지시켰다. 건조된 촉매는 500℃의 공기분위기에서 소성시킨 다음, 120 mesh 이하로 분쇄시키고 0.4톤/cm2의 압력으로 몰딩한 후에 40-80mesh로 분쇄한 다음에 질소로 희석한 10부피%의 수소 분위기에서 2시간 환원시켜 제조하였다.

실시예 2: Pt/(Mg-Ce)Ox 촉매제조

촉매는 상기 실시예 1와 같은 방법으로 제조하였다. 다만, 지지체의 제조과정에서 마그네슘나이트레이트를 첨가하여 지지체 중에 마그네슘이 포함되도록 제조하였다. 이 때 마그네슘의 함량은 세륨산화물 지지체의 5중량%이다. 완성된 지지체의 비 표면적은 61m2/g으로 나타났다.

비교예 1: Pt/CeOx 촉매제조

마그네슘 전구체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

하기 실시예 3과 4에서는, 상기 실시예 1과 2에서 제조된 각 촉매를 이용하 여, 그리고 하기 비교예 2에서는 상기 비교예 1에서 제조된 촉매를 이용하여 일산화탄소 수성반응 활성을 측정하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 제조된 Pt-Mg/CeOx 촉매의 수성반응 활성을 측정하였다.

촉매의 활성은 내경 4㎜의 석영 고정층 반응기를 사용하여 측정하였다. 반응가스의 조성은 수소 44.7부피%, 일산화탄소 7.8부피%, 이산화탄소 5.5부피%, 질소 2.3부피%, 수분 39.7부피% 이었다. 반응가스의 공간속도는(GHSV) 42,000hr-1이며, 일산화탄소의 전환율이 정상상태에 도달되도록 반응물 공급 후 3시간 후에 측정하였다. 입구측 및 출구측의 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄의 농도를 측정하며, 일산화탄소의 전환율은 다음의 수학식 1에 따라서, 메탄에 대한 선택도는 다음의 수학식 2에 따라 각각 결정하였다.

[수학식 1]

[수학식 2]

일산화탄소, 메탄, 질소, 이산화탄소의 분석은 열전도도 검출기(TCD, thermal conductivity detector) 2세트가 장착된 휴렛펙커드사의 HP-6890 가스크로마토그라피를 사용하였다. 일산화탄소, 메탄 및 질소는 분자체 13X(길이 30m, 내경 0.530mm), 이산화탄소는 Heyseb D(1/8", 6ft, 100/120mesh)로 분리하였으며, 이때 이동상 가스는 수소를 사용하여 각 가스의 감지 하한농도(5ppm)를 확장하여 TCD의 감도 및 선형성을 얻을 수 있도록 하였다. 이 때 질소는 반응물 가스 중에 3%가 되도록 공급하여 반응에 따른 부피변화를 고려할 수 있는 내부 표준물질(internal standard)로 이용하였다. 또한 메탄은 고온 반응시 부반응으로서 발생될 수 있는 일산화탄소 또는 이산화탄소의 메탄화 반응 여부를 평가하기 위한 목적으로 분석하였다. 촉매활성 테스트는 250～350℃ 범위에서 진행하였다.

실험결과 도 2에 정리한 바와 같이 275-350℃ 범위에서 열역학적 평형치(ASPEN Puls 계산값)와 유사한 일산화탄소의 전환율을 얻을 수 있었다. 또한 일산화탄소의 전환율 90%이상을 얻을 수 있는 범위와 메탄에 대한 선택도 1%이하로 운전가능한 온도범위는(del-T) 68℃의 활성을 얻을 수 있었다.

실시예 4

실시예 2에서 제조된 Pt/(Mg-Ce)Ox 촉매의 활성을 실시예 3와 같은 방법으로 측정하였다.

실험결과 도 4에 나타낸 바와 같이 일산화탄소 90%를 제거하면서 메탄에 대 한 선택도 1%이하를 얻을 수 있는 운전온도 가능한 범위(del-T)는 45℃로 나타났다.

비교예 2

비교예 1에서 제조된 Pt/CeOx 촉매의 활성을 실시예 3과 같은 방법으로 측정하였다.

실험결과 도 3에 정리한 바와 같이 일산화탄소 90%를 제거하면서 메탄에 대한 선택도 1%이하의 운전온도 범위(del-T)는 45℃로 나타났다.

상기 실시예 3과 4로부터 볼 때 지지체에 알카리 금속과 알카리 토금속 중에서 선택된 조촉매를 첨가하여 제조된 촉매에 비하여, 알카리 금속과 알카리 토금속 중에서 선택된 조촉매를 귀금속과 같이 지지체의 외표면에 첨가하는 방식으로 제조하는 것이 보다 효과적임을 알 수 있다. 또한, 알카리 (토)금속을 지지체에 포함한 실시예 4의 결과와 알카리 (토)금속이 담지되지 않은 비교예 2의 결과를 비교할 때 운전 가능 온도범위(del-T)는 45℃로 동일한 반면, 실시예 4의 경우 운전 가능 온도범위가 보다 고온쪽에 있기 때문에 평형전환율 특성상 일산화탄소의 전환율이 낮게 유지된다는 점에서 지지체 중에라도 알카리 금속과 알카리토금속 중에서 선택된 조촉매가 포함되도록 제조된 촉매의 활성이 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 촉매는 넓은 온도 대역에 걸쳐 일산화탄소에 대한 수성반응 활성을 확보할 수 있다. 따라서 공정의 구성과 운전에 있어서 많은 장점이 제공된다.

Claims (8)

1. 세륨산화물의 지지체에 백금, 로듐, 금, 이리듐, 팔라듐 및 루테늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 귀금속 촉매를 세륨산화물 지지체 중량을 기준으로 0.1~5중량% 및 알칼리 금속(1A)과 알칼리 토금속(2A)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 조촉매 성분을 세륨산화물 지지체 중량을 기준으로 0.01~10중량% 담지시킨 개질가스 내의 일산화탄소 수성반응용 촉매.
2. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 상기 세륨산화물의 지지체에 알카리 금속(1A)과 알카리토금속(2A)중에서 선택된 하나 이상의 조촉매와 귀금속 주촉매를 동시에 담지시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 일산화탄소 수성반응용 촉매.
3. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 상기 세륨산화물과 알카리 금속(1A) 및 알카리 토금속(2A) 중에서 선택된 하나 이상의 조촉매를 침전시켜 제조한 지지체의 외표면에 귀금속 주촉매를 담지시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 일산화탄소 수성반응용 촉매.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체의 외표면에 귀금속과 조촉매 또는 귀금속을 과잉용액 함침 또는 초기젖음법으로 담지시키는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 수성반응용 촉매.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매는 직경 10㎛ 이하로 분쇄된 후에 단일체, 금속판 또는 금속 웹 표면에 코팅된 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 수성반응용 촉매.
6. 제 3항에 있어서, 조촉매가 담지된 지지체를 10㎛ 이하로 분쇄시킨 후에 단일체, 금속판 또는 금속 웹상에 코팅시킨 다음 귀금속을 담지시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 일산화탄소 제거용 수성반응 촉매.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 촉매는 단일체 또는 입자형으로 압출 가공된 형태임을 특징으로 일산화탄소 제거용 수성반응 촉매.
8. 제 3항에 있어서, 조촉매가 담지된 지지체를 단일체 또는 입자형으로 압출 가공한 다음 귀금속이 담지됨을 특징으로 하는 일산화탄소 수성반응 촉매.

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