KR102453980B1 - 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법 - Google Patents

물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102453980B1
KR102453980B1 KR1020200158783A KR20200158783A KR102453980B1 KR 102453980 B1 KR102453980 B1 KR 102453980B1 KR 1020200158783 A KR1020200158783 A KR 1020200158783A KR 20200158783 A KR20200158783 A KR 20200158783A KR 102453980 B1 KR102453980 B1 KR 102453980B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
weight
iron oxide
water decomposition
decomposing
Prior art date
Application number
KR1020200158783A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220071529A (ko
Inventor
장영신
김의식
이정현
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020200158783A priority Critical patent/KR102453980B1/ko
Publication of KR20220071529A publication Critical patent/KR20220071529A/ko
Priority to KR1020220127799A priority patent/KR102462122B1/ko
Priority to KR1020220127793A priority patent/KR102462116B1/ko
Priority to KR1020220127795A priority patent/KR102462118B1/ko
Priority to KR1020220127800A priority patent/KR102462123B1/ko
Priority to KR1020220127791A priority patent/KR102462114B1/ko
Priority to KR1020220127794A priority patent/KR102462117B1/ko
Priority to KR1020220127796A priority patent/KR102462119B1/ko
Priority to KR1020220127798A priority patent/KR102462121B1/ko
Priority to KR1020220127797A priority patent/KR102462120B1/ko
Priority to KR1020220127792A priority patent/KR102462115B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102453980B1 publication Critical patent/KR102453980B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/10—Magnesium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/005—Spinels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/02—Solids
    • B01J35/023—Catalysts characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B01J35/40—
    • B01J35/613—
    • B01J35/615—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/009—Preparation by separation, e.g. by filtration, decantation, screening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

본 발명은 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재는 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하며, 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다.

Description

물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법 {WATER SPLITTING MATERIAL, COMPOSITION FOR WATER SPLITTING MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD FOR WATER SPLITTING MATERIAL USING THE SAME}
본 발명은 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법에 관한 것이다.
수소는 현재 저탄소 경제 활성화 및 온실가스 저감을 위한 친환경 에너지 연료로 각광받고 있다. 기존의 수소생산 방법은 탄화수소계 화석연료를 사용한 개질(Reforming) 반응을 이용하는 것이나 이 방법은 수소와 함께 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 동시에 생산하여 대기중으로 배출하게 된다. 따라서 수소의 순도를 높이고 이산화탄소(CO2)의 배출을 줄이기 위해서는 개질공정 후단부에 별도의 추가 공정이 요구된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 대체 기술로, 금속산화물로 이루어진 소재를 이용한 케미칼 루핑식 물분해(CLWS, Chemical Looping Water Splitting) 반응을 통한 수소 생산 기술이 있다. 이 기술은 금속산화물로 이루어진 소재가 환원가스에 의해 환원되면서 소재는 산소를 배출하는 동시에 금속이 되고, 이후 산소원자가 포함된 산화가스인 공기(Air) 혹은 물(H2O) 과의 산화반응을 통해 다시 금속산화물로 돌아오게 된다. 이 기술은 환원제와 산화제의 종류에 따라 연소 중 이산화탄소(CO2) 포집, 수소 생산 등 다양한 목적으로 공정 활용이 가능하다.
한편 환원제로 수소(H2) 혹은 일산화탄소(CO)를 사용할 경우 하기 식 A-1 및 식 A-2와 같이 금속산화물(MeO)이 환원반응을 통해 금속(Me)이 되며 물(H2O) 또는 이산화탄소(CO2)를 생성하게 된다.
[식 A -1]
환원반응 : MeO + H2 → Me + H2O
[식 A -2]
MeO + CO → Me + CO2
따라서, 환원반응으로 생성될 수 있는 이산화탄소(CO2)는 별도의 가스 분리 공정 없이 물(H2O)의 응축만으로 고순도의 이산화탄소(CO2) 포집 가능하며, 환원된 소재는 하기 식 B-1 및 식 B-2와 같이 물(H2O) 혹은 공기(Air) 중에 포함된 산소 원자와 반응하여 금속산화물(MeO) 형태로 다시 재생되어 원래의 형태로 돌아오게 된다.
[식 B-1]
산화반응 : Me + H2O → MeO + H2
[식 B-2]
Me + O2 → 2MeO
이때, 수소는 식 B-1과 같이 물(H2O)과의 산화반응을 통해서만 생성될 수 있기 때문에, 수소 생산이 주 목적인 공정에서는 환원 후, 물(H2O) 과의 산화반응에서 성능이 우수한 금속산화물계 소재의 개발이 중요한 요소이다.
특히 철산화물을 이용한 물분해소재는 물과의 반응성이 우수하여 수소생산량이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 그러나 철산화물을 이용한 물분해소재는, 하기 식 C와 같이 단계적인 산화·환원 반응이 일어나고 삼산화이철, 사산화삼철 및 산화철수화물 등 다양한 형태로 공기 중에 존재하고 있다. 따라서, 수소 생산 기술에 사용되기에 가장 적합한 철산화물을 선정하여 물분해소재의 조성을 최적화 하는 것이 중요하다.
[식 C]
Fe2O3 ↔ Fe3O4 ↔ FeO ↔ Fe
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 등록특허공보 제6048951호(2016.12.21. 공고, 발명의 명칭: 케미컬 루프법의 고활성 산소 캐리어 재료)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 열안정성, 내구성 및 장기성능이 우수하여, 고온에서의 반복적 산화 환원 반응 시 성능 저하를 방지할 수 있는 물분해소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물과의 반응성 및 수소 생산 효율성이 우수한 물분해소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 물분해소재용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 물분해소재용 조성물을 이용한 물분해소재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 물분해소재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재는 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하며, 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다.
한 구체예에서 상기 물분해소재는 철산화물계 활성체 50~90 중량% 및 지지체 10~50 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 하기 화학식 1의 철산화물을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
FeaObHc
(상기 화학식 1에서, 상기 a는 2 또는 3, b는 3 또는 4, 및 c는 0 또는 2 이다).
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 침상 또는 구상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 비표면적 40m2/g 이상인 침상의 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 물분해소재는 수소 및 질소를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 환원 반응(950℃, 30 분) 후, 물 및 질소를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 산화 반응(950℃, 20 분) 하는 것을 1 사이클로 하는 산화-환원 반응에서, 하기 식 1로 표시되는 20 사이클 반응 후의 산화량이 16 중량% 이상일 수 있다:
[식 1]
산화량(중량%) = [(W2-W1)/W1] * 100
(상기 식 1에서, W1은 물분해소재의 초기 질량이고, W2는 20 사이클 후 측정된 물분해소재의 질량이다).
본 발명의 다른 관점은 상기 물분해소재용 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재용 조성물은 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하는 고체원료; 분산제; 및 유기바인더;를 포함하며, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다.
한 구체예에서 상기 물분해소재용 조성물은, 고체원료 100 중량부, 분산제 1~10 중량부 및 유기바인더 1~10 중량부를 포함하며, 상기 고체원료는 철산화물계 활성체 50~90 중량% 및 지지체 10~50 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 하기 화학식 1의 철산화물을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
FeaObHc
(상기 화학식 1에서, 상기 a는 2 또는 3, b는 3 또는 4, 및 c는 0 또는 2 이다).
한 구체예에서 상기 분산제는 음이온계 분산제를 포함하며, 상기 유기바인더는 글리콜계 바인더를 포함할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 용제 100~150 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 물분해소재 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재 제조방법은 고체원료를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물, 분산제 및 유기바인더를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2 혼합물을 건조 및 여과하여 여과물을 수득하는 단계; 및 상기 여과물을 소성하는 단계;를 포함하며, 상기 고체원료는 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하고, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다.
한 구체예에서 상기 제2 혼합물은 상기 제1 혼합물에 분산제를 투입하고 400~650rpm으로 교반하여 제1 교반물을 제조하고; 그리고 상기 제1 교반물에 유기바인더를 투입하고 400~650rpm으로 2차 교반하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 건조는 120℃ 이상에서 실시되고, 상기 여과물은 크기가 50~150㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 소성은 상기 여과물을 200℃에서부터 100℃ 간격으로 3~8℃/min의 승온속도로 단계적으로 승온하여 유지하되, 800~1200℃까지 승온하여 유지하는 단계;를 포함하여 실시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 케미컬 루핑식 물분해 방법은 상기 물분해소재와 수소를 반응하여 상기 물분해소재를 환원시키는 단계; 및 상기 환원된 물분해소재와 물을 반응하여 상기 물분해소재를 재생하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 물분해소재는 열안정성, 내구성 및 장기성능이 우수하여, 고온에서의 반복적 산화 환원 반응 시 성능 저하를 방지할 수 있으며, 물과의 반응성 및 수소 생산 효율성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 물분해소재 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1 물분해소재의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 2 물분해소재의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
물분해소재
본 발명의 하나의 관점은 물분해소재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재는 철산화물계 활성체; 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체;를 포함한다.
상기 철산화물계 활성체는 케미칼 루핑식 물분해 반응에 직접 참여하며 물분해 반응 과정을 거치면서, 화학적 형태가 변화할 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다. 상기 평균크기는, 상기 철산화물계 활성체의 "최대 길이" 또는 "직경"을 의미할 수 있다. 상기 평균크기가 17㎛ 이상인 철산화물계 활성체를 적용시, 고온에서 상기 물분해소재의 반응 효율성과 내구성 및 장기 성능이 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 0 초과 16.5㎛ 일 수 있다. 다른 예를 들면 3~15㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 하기 화학식 1의 철산화물을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
FeaObHc
(상기 화학식 1에서, 상기 a는 2 또는 3, b는 3 또는 4, 및 c는 0 또는 2 이다).
상기 화학식 1의 조건을 만족하는 철산화물을 포함시, 상기 상기 물분해소재의 산소 전달 효율성과 내구성 및 장기 성능이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 삼산화이철 또는 적색산화철로 불리는 Fe2O3(a=2, b=3, c=0); 삼산화이철수화물 또는 황색산화철로 불리는 Fe2O3·H2O(a=2, b=4, c=2); 및 사산화삼철 또는 흑색산화철로 불리는 Fe3O4(a=3, b=4, c=0); 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 철산화물계 활성체는 상온에서 각각 색상이 달라 육안으로 구분이 가능할 수 있다.
한 구체예에서 철산화물계 활성체는, 침상 또는 구상일 수 있다. 상기 형태에서 상기 물분해소재의 반응성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 철산화물계 활성체는 비표면적 40m2/g 이상인 침상의 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 포함할 수 있다. 상기 비표면적 조건의 침상의 삼산화이철수화물을 포함시, 구형의 철산화물계 활성체보다 표면적이 높아서, 물분해 반응의 표면 반응 단계에서 기상의 산화제 및 환원제와의 접촉면적을 높여 상기 물분해소재의 반응성을 더욱 향상시키며, 내구성이 우수하고, 고온에서의 반복적인 산화-환원 반응에도 반응성 저하를 최소화하여, 장기반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 비표면적은 40~200m2/g 일 수 있다.
다른 구체예에서 상기 철산화물계 활성제는 비표면적 7m2/g 이상인 구형의 삼산화이철을 포함할 수 있다. 상기 조건에서 고온에서 물분해소재의 반응성, 내구성 및 장기반응성이 우수할 수 있다. 상기 구형의 삼산화이철은 비표면적이 7~20m2/g 일 수 있다.
상기 철산화물계 활성체는 물분해소재 전체중량에 대하여 50~90 중량% 포함될 수 있다. 상기 조건으로 포함시, 고온에서 물분해소재의 반응성, 내구성과 장기반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 65~75 중량% 포함될 수 있다.
상기 스피넬 구조의 지지체는 상기 물분해소재에 강도 및 구조적인 안정성을 부여하며, 상기 철산화물계 활성체가 골고루 분산되도록 하는 다공성 구조를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 스피넬 구조의 지지체는 마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4)를 포함할 수 있다. 상기 지지체를 포함시 철산화물계 활성체가 용이하게 분산되며, 물분해소재의 안정성, 강도 및 열안정성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 지지체는 상기 물분해소재 전체중량에 대하여 10~50 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 물분해소재의 강도 및 열안정성 및 장기성능이 우수할 수 있다. 예를 들면 25~35 중량% 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 물분해소재는 수소(H2) 및 질소(N2)를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 환원 반응(950℃, 30 분) 후, 물(또는 수증기, H2O) 및 질소(N2)를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 산화 반응(950℃, 20 분) 하는 것을 1 사이클로 하는 산화-환원 반응에서, 하기 식 1로 표시되는 20 사이클째 산화 반응 후의 산화량이 16 중량% 이상(물분해소재 100g 중 16g 이상 산화) 일 수 있다:
[식 1]
산화량(중량%) = [(W2-W1)/W1] * 100
(상기 식 1에서, W1은 물분해소재의 초기 질량이고, W2는 20 사이클 후 측정된 물분해소재의 질량이다).
한 구체예에서 상기 물분해소재의 산화량은 하기 식 1-1과 같이, 초기질량 대비 산화 반응에 따른 질량의 증가량을 백분율로 계산할 수 있다:
[식 1-1]
Figure 112020126343319-pat00001
상기 식 1에 따른 산화량은, 열중량 분석법(Thermogravimetric analysis, TGA)을 이용하여 측정될 수 있다.
상기 식 1의 산화량 조건에서 본 발명 물분해소재의 장기 안정성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 식 1에 따른 산화량은 16~20 중량% 일 수 있다.
물분해소재용 조성물
본 발명의 다른 관점은 상기 물분해소재를 제조하기 위한, 물분해소재용 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 물분해소재용 조성물은 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하는 고체원료; 분산제; 및 유기바인더;를 포함하며, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다. 예를 들면, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 0 초과 16.5㎛ 일 수 있다. 다른 예를 들면 3~15㎛ 일 수 있다.
상기 고체원료는, 전술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
상기 고체원료는 철산화물계 활성체 50~90 중량% 및 지지체 10~50 중량% 포함할 수 있다. 상기 조건으로 포함시, 고온에서 물분해소재의 반응성, 내구성과 장기반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 고체원료는 철산화물계 활성체 65~75 중량% 및 지지체 25~35 중량% 포함할 수 있다.
상기 분산제는 음이온계 분산제를 포함할 수 있다. 상기 분산제를 포함시, 상기 철산화물계 활성체의 분산성과, 조성물의 혼합성이 우수하여, 반응 효율성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 음이온계 분산제는 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산 나트륨염 및 폴리카르복실산 칼륨염 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 분산제는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 철산화물계 활성체의 분산성과, 조성물의 혼합성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1~6 중량부 포함될 수 있다.
상기 유기바인더는 상기 조성물의 제조 과정에서, 활성체 및 지지체를 포함하는 고체원료가 서로 용이하게 결합되어 상기 물분해소재의 기계적 강도를 부여하는 역할을 할 수 있다.
한 구체예에서 상기 유기바인더는 글리콜계 바인더를 포함할 수 있다. 상기 글리콜계 바인더를 포함시 상기 조성물의 혼합성이 우수하며, 물분해소재의 내구성 등의 기계적 강도가 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 글리콜계 바인더는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 유기바인더는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 철산화물계 활성체의 분산성과, 조성물의 혼합성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1~6 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 물분해소재용 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제를 포함시 상기 조성물의 혼합성 및 분산성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 용제는 물, 방향족 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물 및 알코올계 화합물 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 물을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 방향족 탄화수소계 화합물은 톨루엔, 벤젠, 자일렌, 테트라하이드로퓨란(THF) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에테르계 화합물은 3-메톡시부탄올, 메틸셀로솔브(에틸렌글리콜모노메틸에테르), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(셀로솔브), 부틸셀로솔브(에틸렌글리콜모노부틸에테르), 카르비톨(디에틸렌글리콜모노에틸에테르), 부틸카르비톨(디에틸렌글리콜모노부틸에테르) 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 알코올계 화합물로는 에탄올, 메탄올, 부탄올, 이소부탄올 및 이소프로필알코올 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 용제는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 100~150 중량부 포함될 수 있다. 상기 조건으로 포함시 상기 고체원료의 활성체가, 지지체 표면에 용이하게 분산되어, 조성물의 혼합성 및 분산성이 우수하며, 상기 물분해소재의 활성 효율이 증가할 수 있다.
철산화물계 금속소재를 이용한 수소생산용 산화-환원반응은 800℃ 이상의 고온에서 반응이 일어난다. 그러나 800℃ 이상의 고온에서는 철(Fe)계 산화물의 응집 현상이 촉진되어 반복적으로 수행되는 산화-환원반응에서 소재의 장기 성능과 내구성이 저하된다. 따라서 수소 생산량 증대와 반응공정의 효율향상을 위해서는 고온의 반복적인 산화-환원반응에서도 우수한 성능을 유지하는 철산화물계 소재를 활성체로 적용한 물분해소재의 개발이 필요하다.
본 발명에서는 철산화물계(FeaObHc/a=2,3, b=3,4, c=0,2) 물질을 활성체로 적용하고, 고온에서의 물리화학적 안정성이 우수한 스피넬 구조의 마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4)를 지지체로 적용하여 900℃ 이상 온도에서 20회 이상 반복적으로 수행되는 산화-환원 반응시 물(H2O)과 반응성이 우수하여 산소전달량, 열적 안정성이 우수하고 반응이 진행됨에 따라 비활성화의 정도가 미미한 소재의 최적 조성물 및 대량생산이 가능할 수 있다.
물분해소재 제조방법
본 발명의 또 다른 관점은 상기 물분해소재 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 물분해소재 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 물분해소재 제조방법은 (S10) 제1 혼합물 제조단계; (S20) 제2 혼합물 제조단계; (S30) 여과물 수득단계; 및 (S40) 소성단계;를 포함한다.
보다 구체적으로 상기 물분해소재 제조방법은 (S10) 고체원료를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계; (S20) 상기 제1 혼합물, 분산제 및 유기바인더를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계; (S30) 상기 제2 혼합물을 건조 및 여과하여 여과물을 수득하는 단계; 및 (S40) 상기 여과물을 소성하는 단계;를 포함한다.
(S10) 제1 혼합물 제조단계
상기 단계는 고체원료를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계이다. 예를 들면 상기 제1 혼합물은 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하는 고체원료와, 용제를 포함하는 제1 혼합물을 제조할 수 있다.
상기 철산화물계 활성체, 지지체와 용제는 전술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 고체원료는 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하고, 상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이다. 상기 평균크기가 17㎛ 이상인 철산화물계 활성체를 적용시, 고온에서 상기 물분해소재의 반응 효율성과 내구성 및 장기 성능이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 용제는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 100~150 중량부 포함될 수 있다. 상기 조건으로 포함시 상기 고체원료의 활성체가, 지지체 표면에 용이하게 분산되어, 제1 혼합물의 혼합성 및 분산성이 우수하며, 상기 물분해소재의 활성 효율이 증가할 수 있다.
(S20) 제2 혼합물 제조단계
상기 단계는 상기 제1 혼합물, 분산제 및 유기바인더를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계이다.
상기 분산제 및 유기바인더는 전술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 분산제는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 철산화물계 활성체의 분산성과, 조성물의 혼합성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1~6 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 유기바인더는 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 철산화물계 활성체의 분산성과, 조성물의 혼합성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1~6 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 혼합물은 상기 제1 혼합물에 전술한 함량의 분산제를 투입하고 400~650rpm으로 교반하여 제1 교반물을 제조하고; 그리고 상기 제1 교반물에 전술한 함량의 유기바인더를 투입하고 400~650rpm으로 2차 교반하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 상기 조건으로 1차 교반 및 2차 교반시 혼합성 및 분산성이 우수하여 물분해소재의 내구성, 기계적 물성이 우수하며, 수소 생산 효율성 및 장기반응성이 우수할 수 있다.
(S30) 여과물 수득단계
상기 단계는 상기 제2 혼합물을 건조 및 여과하여 여과물을 수득하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 건조는 상기 제2 혼합물을 120℃ 이상에서 건조하여 실시할 수 있다. 상기 조건에서 제2 혼합물의 수분이 용이하게 증발하여, 상기 물분해소재의 내구성, 기계적 물성이 우수하며, 장기반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 120~200℃에서 10~30 시간 동안 건조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 여과는 체거름 등을 통해 실시할 수 있다. 한 구체예에서 상기 여과물은 크기가 50~150㎛일 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 반응효율성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 여과물은 크기가 53~150㎛일 수 있다.
(S40) 소성단계
상기 단계는 상기 여과물을 소성하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 소성은 800~1200℃에서 실시할 수 있다. 상기 조건에서 상기 물분해소재의 기계적 강도가 우수하면서, 반응 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 소성은, 상기 여과물을 200℃에서부터 100℃ 간격으로 단계적으로 3~8℃/min의 승온속도로 승온 및 유지하되, 800~1200℃까지 승온하여 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 물분해소재의 기계적 강도가 우수하면서, 반응 효율성이 우수할 수 있다.
예를 들면 상기 소성은 상기 여과물을 200℃에서부터 100℃ 간격으로 단계적으로 5~8℃/min의 승온속도로 승온 및 유지하되, 800~1200℃까지 승온하여 10~20 시간 동안 유지하여 실시할 수 있다. 상기 조건으로 소성시, 상기 물분해소재의 기계적 강도가 우수하면서, 수소 생산 효율성 및 반응 효율성이 우수할 수 있다.
물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법
본 발명의 또 다른 관점은 상기 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 케미컬 루핑식 물분해 방법은 상기 물분해소재와 수소를 반응하여 상기 물분해소재를 환원시키는 단계; 및 상기 환원된 물분해소재와 물을 반응하여 상기 물분해소재를 재생하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 제1 혼합물 제조: 철산화물계 활성체로 하기 표 1 조건의 삼산화이철(Fe2O3) 70 중량%와 스피넬(spinel) 구조의 지지체(마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4)) 30 중량%를 포함하는 고체원료 100 중량부와 용제(증류수) 100~150 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다.
(2) 제2 혼합물 제조: 상기 제1 혼합물에 상기 고체원료 100 중량부를 기준으로 분산제(폴리카르복실산 암모늄염) 2 중량부를 투입하고, 400~650rpm으로 교반하여 제1 교반물을 제조하였다. 그 다음에, 상기 제1 교반물에 상기 고체원료 100 중량부를 기준으로 유기바인더(폴리에틸렌글리콜) 3 중량부를 투입하고 400~650rpm으로 교반하여 제2 혼합물을 제조하였다.
(3) 여과물 수득: 상기 제2 혼합물을 공기 분위기 환류 건조기에서 120~200℃에서 24시간 동안 건조하고, 체거름을 통해 여과하여 53~150㎛ 크기의 여과물을 선별하여 수득하였다.
(4) 소성: 상기 여과물을 200℃에서부터 100℃ 간격으로 단계적으로 5℃/min의 승온속도로 승온 및 유지하되, 1000℃까지 승온하고 12 시간 동안 유지하여 소성하여 물분해소재를 제조하였다.
실시예 2
상기 철산화물계 활성체로 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 물분해소재를 제조하였다.
실시예 3
상기 철산화물계 활성체로 하기 표 1 조건의 사산화삼철(Fe3O4)을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 물분해소재를 제조하였다.
비교예 1~6
하기 표 2 조건의 철산화물계 활성체 또는 지지체를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 물분해소재를 제조하였다.
Figure 112020126343319-pat00002
Figure 112020126343319-pat00003
실험예
장기 반응성능 평가: 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~6을 통해 제조된 물분해소재에 대하여, 장기 반응 성능을 평가하였다. 구체적으로 상기 물분해소재(초기 질량: 10mg)에 대하여, 수소(H2) 및 질소(N2)를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 환원 반응(950℃, 30 분) 후, 물(또는 수증기, H2O) 및 질소(N2)를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 산화 반응(950℃, 20 분) 하는 것을 1 사이클로 하는 산화-환원 반응을 반복 실시하고, 하기 식 1로 표시되는 5 사이클 및 20 사이클째 산화 반응 후의 산화량을 열중량 분석법을 이용하여 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 각 사이클의 산화-환원반응의 종료시, 상기 물분해 소재 및 반응 장치 내에 존재할 수 있는 잔류가스를 제거하기 위해 순수 질소 가스를 5분 내지 10분 동안 흘려주었다.
[식 1]
산화량(중량%) = [(W2-W1)/W1] * 100
(상기 식 1에서, W1은 물분해소재의 초기 질량(mg)이고, W2는 5 사이클 및 20 사이클 후 측정된 물분해소재의 질량(mg)이다).
Figure 112020126343319-pat00004
하기 도 2는 구상의 삼산화이철을 적용한 실시예 1 물분해소재의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 하기 도 3은 침상의 삼산화이철수화물을 적용한 실시예 2 물분해소재의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 상기 도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예 1 및 2는 스피넬 구조의 마그네슘 알루미네이트 지지체 표면에 평균 입자크기가 17㎛ 미만인 철산화물계 활성체가 균질하게 분산되어 물분해소재가 형성된 것을 확인할 수 있다.
상기 표 3의 결과를 참조하면, 실시예 1~3의 물분해소재는 촉매, 흡착제 등 화학반응 소재의 지지체로 일반적으로 널리 사용되는 알루미나(Al2O3)를 적용한 비교예 2, 4 및 6에 비해 5 사이클 및 20 사이클 후 측정된 산화량이 최소 6 중량%에서 최대 11 중량%의 성능이 향상된 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1~3은 평균 입자크기가 17㎛ 이상인 철산화물계 활성체를 적용한 비교예 1, 3 및 5에 비해 5 사이클 및 20 사이클 후 측정된 산화량이 최소 0.5 중량%에서 최대 4 중량% 성능이 향상된 것을 알 수 있었다.
따라서, 평균 입자크기가 17㎛ 미만인 철산화물계 활성체와, 스피넬(spinel) 구조의 마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4)를 지지체로 하여 본 발명에서 제시하는 조성 범위에서 물분해소재를 제조함으로써 900℃ 이상의 고온에서 물분해소재의 산소전달량 및 장기안정성이 향상됨을 확인하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하며,
    철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이며, 비표면적 40~200m2/g인 침상의 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 포함하는 물분해소재이며,
    상기 물분해소재는 수소 및 질소를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 환원반응(950℃, 30 분)하여 상기 물분해소재를 환원시킨 후, 상기 환원된 물분해소재를 물 및 질소를 1:9 부피비로 포함하는 혼합가스(유량 100 l/min)와 산화반응(950℃, 20 분)하여, 상기 물을 분해하여 수소를 생성하고, 상기 환원된 물분해소재를 산화하여 재생시키는 것을 1 사이클로 하는 산화-환원 반응에서,
    하기 식 1로 표시되는 20 사이클 후의 산화량이 16~20 중량%인 것을 특징으로 하는 물분해소재:
    [식 1]
    산화량(중량%) = [(W2-W1)/W1] * 100
    (상기 식 1에서, W1은 물분해소재의 초기 질량이고, W2는 20 사이클 후 측정된 물분해소재의 질량이다).
  2. 제1항에 있어서, 상기 물분해소재는 상기 철산화물계 활성체 50~90 중량% 및 지지체 10~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하는 고체원료 100 중량부,
    음이온계 분산제 1~10 중량부; 및
    유기바인더 1~10 중량부;를 포함하며,
    상기 유기바인더는 글리콜계 바인더를 포함하며,
    상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이며, 비표면적 40~200m2/g인 침상의 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재용 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고체원료는 철산화물계 활성체 50~90 중량% 및 지지체 10~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재용 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서, 상기 고체원료 100 중량부에 대하여 용제 100~150 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재용 조성물.
  12. 고체원료를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 제1 혼합물, 음이온계 분산제 및 유기바인더를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 제2 혼합물을 건조 및 여과하여 여과물을 수득하는 단계; 및
    상기 여과물을 소성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 혼합물은 고체원료 100 중량부, 음이온계 분산제 1~10 중량부 및 유기바인더 1~10 중량부를 포함하되,
    상기 유기바인더는 글리콜계 바인더를 포함하며,
    상기 고체원료는 철산화물계 활성체 및 스피넬(spinel) 구조의 지지체를 포함하고,
    상기 철산화물계 활성체는 평균크기가 17㎛ 미만이며, 비표면적 40~200m2/g인 침상의 삼산화이철수화물(Fe2O3·H2O)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 혼합물은 상기 제1 혼합물에 분산제를 투입하고 400~650rpm으로 교반하여 제1 교반물을 제조하고; 그리고 상기 제1 교반물에 유기바인더를 투입하고 400~650rpm으로 2차 교반하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 물분해소재 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 건조는 120℃ 이상에서 실시되고,
    상기 여과물은 크기가 50~150㎛인 것을 특징으로 하는 물분해소재 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 소성은, 상기 여과물을 200℃에서부터 100℃ 간격으로 3~8℃/min의 승온속도로 단계적으로 승온하여 유지하되, 800~1200℃까지 승온하여 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분해소재 제조방법.
  16. 제1항 및 제2항중 어느 한 항의 물분해소재와 수소를 반응하여 상기 물분해소재를 환원시키는 단계; 및
    상기 환원된 물분해소재와 물을 반응하여 상기 물분해소재를 재생하는 단계;를 포함하는 케미컬 루핑식 물분해 방법.
KR1020200158783A 2020-11-24 2020-11-24 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법 KR102453980B1 (ko)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200158783A KR102453980B1 (ko) 2020-11-24 2020-11-24 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법
KR1020220127800A KR102462123B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법
KR1020220127793A KR102462116B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127795A KR102462118B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127799A KR102462122B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127791A KR102462114B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재
KR1020220127794A KR102462117B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127796A KR102462119B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127798A KR102462121B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127797A KR102462120B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127792A KR102462115B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200158783A KR102453980B1 (ko) 2020-11-24 2020-11-24 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법

Related Child Applications (10)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220127793A Division KR102462116B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127798A Division KR102462121B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127795A Division KR102462118B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127800A Division KR102462123B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법
KR1020220127797A Division KR102462120B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127794A Division KR102462117B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127792A Division KR102462115B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127796A Division KR102462119B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127799A Division KR102462122B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127791A Division KR102462114B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220071529A KR20220071529A (ko) 2022-05-31
KR102453980B1 true KR102453980B1 (ko) 2022-10-14

Family

ID=81786500

Family Applications (11)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200158783A KR102453980B1 (ko) 2020-11-24 2020-11-24 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법
KR1020220127794A KR102462117B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127791A KR102462114B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재
KR1020220127797A KR102462120B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127798A KR102462121B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127793A KR102462116B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127792A KR102462115B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127795A KR102462118B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127800A KR102462123B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법
KR1020220127796A KR102462119B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127799A KR102462122B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법

Family Applications After (10)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220127794A KR102462117B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127791A KR102462114B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재
KR1020220127797A KR102462120B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127798A KR102462121B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127793A KR102462116B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127792A KR102462115B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재용 조성물
KR1020220127795A KR102462118B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127800A KR102462123B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재를 이용한 케미컬 루핑식 물분해 방법
KR1020220127796A KR102462119B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법
KR1020220127799A KR102462122B1 (ko) 2020-11-24 2022-10-06 물분해소재 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (11) KR102453980B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102595475B1 (ko) * 2021-08-17 2023-10-31 한국전력공사 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100526052B1 (ko) 2003-10-15 2005-11-08 한국에너지기술연구원 물로부터 수소생산을 위한 산화/환원 반응성을 갖는 금속산화물의 제조방법
US20160332151A1 (en) 2014-01-06 2016-11-17 North Carolina State University Mixed-conductor enhanced composite and core-shell oxides for cyclic redox production of fuels and chemicals

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130035642A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 한국전력공사 산소공여입자 및 그 제조방법
KR102136619B1 (ko) * 2018-07-09 2020-07-22 충남대학교산학협력단 다공성 Ni-Al-Mo 알칼리 수전해용 음극 및 그 제조방법과 Ni-Al-Mo 용사코팅재

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100526052B1 (ko) 2003-10-15 2005-11-08 한국에너지기술연구원 물로부터 수소생산을 위한 산화/환원 반응성을 갖는 금속산화물의 제조방법
US20160332151A1 (en) 2014-01-06 2016-11-17 North Carolina State University Mixed-conductor enhanced composite and core-shell oxides for cyclic redox production of fuels and chemicals

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. Otsuka et al., Chemical storage of hydrogen by modified iron oxides, Journal of Power Sources, 122 (2), 111~121쪽, 2003.4.22.발행
Liisa K. Rihko-Struckmann et al., Hydrogen and Carbon Monoxide Production by Chemical Looping over Iron-Aluminium Oxides, Energy Technol. 4, 304~313쪽, 2015.10.30.발행*
M.Johansson et al., Investigation of Fe2O3 with MgAl2O4 for Chemical-Looping Combustion, Ind. Eng. Chem. Res. 43, 6978~6987쪽, 2004.9.25.발행*
Tobias Mattisson et al., Energy Fuels. 2004, 18, 3, 628-637
Tobias Mattisson et al., Multicycle Reduction and Oxidation of Different Types of Iron Oxide Particles-Application to Chemical-Looping Combustion, Energy Fuels 2004, 18, 3, 628~637쪽, 2004.3.10.발행
Xing Zhu et al., Chemical-looping water splitting over ~ during redox cycling, Chemical Engineering Science, 179, 92~103쪽, 2018.1.10.발행
Zhong Ma et al., Insights into the relationship between ~ carrier in chemical looping combustion, Energy Conversion and Management 188 (2019) 429~437쪽, 2019.3.29.발행*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220071529A (ko) 2022-05-31
KR102462118B1 (ko) 2022-11-04
KR20220141267A (ko) 2022-10-19
KR102462116B1 (ko) 2022-11-04
KR20220140467A (ko) 2022-10-18
KR20220140470A (ko) 2022-10-18
KR20220140469A (ko) 2022-10-18
KR102462117B1 (ko) 2022-11-04
KR102462122B1 (ko) 2022-11-04
KR102462123B1 (ko) 2022-11-04
KR20220140471A (ko) 2022-10-18
KR20220140468A (ko) 2022-10-18
KR102462121B1 (ko) 2022-11-04
KR20220141266A (ko) 2022-10-19
KR102462119B1 (ko) 2022-11-04
KR20220140465A (ko) 2022-10-18
KR20220140464A (ko) 2022-10-18
KR102462114B1 (ko) 2022-11-04
KR102462115B1 (ko) 2022-11-04
KR102462120B1 (ko) 2022-11-04
KR20220140466A (ko) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103038158B (zh) 热化学水分解用氧化还原材料和氢气制造方法
KR102462114B1 (ko) 물분해소재
US20110176969A1 (en) Composite oxide for exhaust gas purification catalyst, method for manufacturing the same, coating material for exhaust gas purification catalyst, and filter for diesel exhaust gas purification
CN107074578A (zh) 通过火焰喷射热解高温合成铝酸盐的方法
US8435486B2 (en) Redox material for thermochemical water splitting, and method for producing hydrogen
CN109689205B (zh) 钒酸盐作为氧化催化剂的用途
KR102621368B1 (ko) 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법
KR102595475B1 (ko) 물분해소재, 물분해소재용 조성물 및 이를 이용한 물분해소재의 제조방법
JP7370522B2 (ja) Ｖｏｃ除去触媒及びその製造方法
KR102084504B1 (ko) 고온용 선택적 질소산화물 환원용 촉매
Peng et al. Surface properties and catalytic performance of La0. 8K0. 2CuxMn1–xO3 for simultaneous removal of NOx and soot
PL224039B1 (pl) Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku miedzi
KR20180013283A (ko) 산소전달입자, 이의 제조방법 및 상기 산소전달입자를 이용한 케미컬루핑연소 방법
Kulkarni et al. SmFe1-yCoyO3 perovskite-type oxides for soot oxidation
JP4204520B2 (ja) 排ガス浄化触媒の製造方法
KR20200126593A (ko) 철(Fe)이 도핑된 페로브스카이트 광촉매와 그 제조방법 및 이를 이용한 환경오염 제어
JP7340811B2 (ja) Ｖｏｃ除去触媒製造用前駆体、ｖｏｃ除去触媒及びその製造方法
JP2022109738A (ja) Ｖｏｃ除去触媒及びその製造方法並びにｖｏｃの除去方法
JP2002145606A (ja) 層間化合物及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right