KR102595009B1 - Co2로의 co 전환을 위한 세리아계 촉매를 포함하는 회로 차단기 - Google Patents

Co2로의 co 전환을 위한 세리아계 촉매를 포함하는 회로 차단기 Download PDF

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Abstract

인클로저를 포함하는 회로 차단기에 있어서, 인클로저는,
- 서로에 대해 축방향으로 이동가능한 적어도 2개의 아크 접점들로서, 아크 접점들이 서로 분리되는 회로 차단기의 개방 위치와 아크 접점들이 서로 접촉하는 회로 차단기의 폐쇄 위치 사이에서, 서로에 대해 축방향으로 이동가능한 것인, 적어도 2개의 아크 접점들; 및
- 회로 차단기의 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 아크 접점들의 이동 동안 형성될 가능성이 있는 전기 아크를 차단하기 위해, 아크 제어 가스 - 아크 제어 가스는 적어도 80%의 이산화탄소를 포함함 - 를 송풍하도록 구성된 가스 유입구를 포함하며,
인클로저는, 아킹 동안 이산화탄소의 이온화 후에 형성되는 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 촉매 재료를 더 포함하며, 촉매 재료는, 세리아 및 귀금속을 포함한다.

Description

CO2로의 CO 전환을 위한 세리아계 촉매를 포함하는 회로 차단기
본 발명은 중간 전압 및 고전압 디바이스들에서의 전기 아크(electrical arc)들의 전기 절연 및 소멸(extinguishing)의 분야에 관한 것이다.
더 정확히, 아킹(arcing) 동안 형성되는 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 세리아계(ceria-based) 촉매 재료를 포함하는 중간 전압 또는 고전압 회로 차단기(high-voltage circuit breaker)에 관한 것이다.
아크 블래스트(arc-blast) 회로 차단기는, 아크 접점(arcing contact)들이 서로 분리되는 회로 차단기의 개방 위치와 아크 접점들이 서로 접촉하는 회로 차단기의 폐쇄 위치 사이에서, 서로에 대해 축방향으로(axially) 이동가능한 적어도 2개의 아크 접점들로 구성된다. 회로 차단기에서, 전류는 일반적으로 아크 접점들을 분리함으로써 차단된다. 회로 차단기의 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지, 전기 아크가 접점들 사이에 형성될 가능성이 있다. 전기 아크를 차단하기(interrupt) 위해, 절연성 유전 가스(insulating dielectric gas)가 아크에 분사되어, 아크를 냉각 및 소멸시키는 것을 가능하게 한다.
현재, 이러한 유형의 회로 차단기들에 가장 많이 사용되는 아크 제어 가스는 6불화황(SF6)인데, 이는 이 가스의 탁월한 물리적 특성들 때문이다. 그러나 SF6은, 특히 지구 온난화 지수(GWP: Global Warming Potential)가 높은 매우 강력한 온실 가스라는 주요 결점을 나타낸다.
아크 제어 가스로서의 SF6의 사용에 대한 대안들 중, 건조한 공기나 또한 질소와 같은, SF6의 지구 온난화 지수보다 낮은 지구 온난화 지수의 다양한 가스들이 알려져 있다.
특히 유리한 아크 제어 가스는 이산화탄소(CO2)인데, 이는 이산화탄소(CO2)의 강력한 전기 절연성 및 아크 소멸 능력들 때문이다. 또한, CO2는 무독성(non-toxic)이고, 불연성(non-flammable)이고, GWP가 매우 낮으며, 구하기도 쉽다.
CO2는 "벡터 가스(vector gas)"로 지칭되는 주 가스(main gas)를 구성하는 가스 혼합물의 형태로 또는 단독으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 플루오르화 가스 x%와 CO2 (100-x)% (x≤10%)의 혼합물인, g3(또는 'green gas for green')이라는 이름으로 Alstom사에 의해 일반적으로 시판되는 가스 매체가 SF6을 대체하는 데 적합하다. 가스 혼합물은, SF6과 비견되거나, SF6보다 훨씬 더 우수한 소멸 능력들을 나타내고, 환경에 거의 영향을 미치지 않거나 전혀 영향을 미치지 않고(SF6의 GWP보다 98% 낮은 GWP), 산업 규모면에서 스위치기어를 제조하는 데 사용하는 비용과 양립할 수 있는 비용이 들며, 인간과 동물에게 무독성이다.
그러나, 아크 방전에 의한 분해 후 재결합하는 특성을 갖는 SF6과는 대조적으로, CO2는 완전히 재결합하지 않는데, 즉 상당량의 유독 가스인 일산화탄소(CO)와 탄소 분말을 생성한다. 결과적으로, 전류를 차단하기 위해 회로 차단기 내부에 가스 상태로 초기에 존재하는 이산화탄소의 양은, 회로 차단기에 의해 수행되는 차단 횟수가 증가할수록 감소한다. 따라서, CO2로의 CO의 전환은 중요한 문제이다.
다양한 문헌들은 주로 자동차 응용에 대한 CO 전환을 기술한다. 문헌들 US 2003/0099586 및 US 2004/0175319는, 많은 과잉의 수소의 존재 하에서 CO2로 CO를 산화시키기 위한 촉매로서 산화금 및 산화철을 포함하는 재료의 사용을 기술한다. 가스 혼합물은 산소원으로서 공기를 포함한다. 문헌 US 5,112,787에서 100℃ 아래의 온도에서, 공기 중의 일산화탄소를 산화시키기 위해, 산화철, 산화코발트 또는 산화니켈 중에서 선택된 적어도 하나의 산화물과 금의 혼합물이 사용된다.
문헌 US 2011/0217216에서 팔라듐, 세리아(ceria) 및 백금을 포함하는 재료가, 특히 다채로운 엔진 동작 상태들 하에서 배기 가스 내의 이산화탄소의 전환을 제공한다.
배기 가스 내의 과잉 CO를 산화시키는 것이 또한, 100℃ 내지 700℃ 범위의 온도에서 팔라듐 및 세리아 함유 재료를 포함하는 촉매제로 US 2016/0129422에서 수행되었다.
US 2007/0056601에서, 산화세륨 상에 금 나노 도트(gold nanodot)들을 포함하는 예를 들어 담배 또는 공기 필터용 촉매가 실온에서 동작한다.
이 문헌들은 전반적으로 촉매 재료 합성에 초점을 맞추고 있다. 또한, 이들은 때때로 비교적 낮은 온도에서 동작하지만, 이들은 전환 공정을 위해 (배기 가스, 공기 필터, 담배에 존재하는) 산소 가스를 이용한다.
그러나, 전기 아크들의 소멸의 분야에서, 매체에는 산소 가스가 없다.
본 발명은, 가스 유전 특성들을 손상시키지 않고, 저온(100℃ 아래)에서, 무산소 가스 혼합물 내에서 CO 가스를 CO2로 전환하는 재료를 포함하는 회로 차단기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이 목적들은 인클로저(enclosure)를 포함하는 회로 차단기를 제공하는 본 발명에 의해 달성되고, 인클로저는,
- 서로에 대해 축방향으로 이동가능한 적어도 2개의 아크 접점들로서, 아크 접점들이 서로 분리되는 회로 차단기의 개방 위치와 아크 접점들이 서로 접촉하는 회로 차단기의 폐쇄 위치 사이에서, 서로에 대해 축방향으로 이동가능한 것인, 적어도 2개의 아크 접점들; 및
- 회로 차단기의 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 아크 접점들의 이동 동안 형성될 가능성이 있는 전기 아크를 차단하기 위해, 아크 제어 가스 - 아크 제어 가스는 적어도 80%의 이산화탄소를 포함함 - 를 송풍하도록 구성된 가스 유입구를 포함하며,
인클로저는, 아킹 동안 이산화탄소의 이온화 후에 형성되는 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 촉매 재료를 더 포함하며, 촉매 재료는, 세리아 및 귀금속을 포함한다.
세리아가 무산소 매체에 사용되는 것은 놀라운 일이다. 뜻밖에도, 이와 같은 촉매 재료로, 그러한 세리아로 인해 무산소 매체에서도 전환이 수행될 수 있음이 발견되었다. 세리아는 산소 탱크 저장소의 역할을 한다. 전환 메커니즘은 환원성 산화물(reducible oxide)(세리아)로부터 귀금속으로의 산소의 이동을 포함한다. 환원성 산화물에 의해, 금속의 산화물이 여러 가지 산화 상태들을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
이 재료는 저온(200℃ 아래, 바람직하게는 100℃ 아래)에서도 일산화탄소의 중화를 가능하게 한다.
절연 가스의 성공적인 재생은 그 특성들을 유지하고 그 수명을 향상시킨다.
이 촉매 재료는 규모에서의 어떠한 증가 없이 그리고 비용에서의 어떠한 현저한 증가 없이 회로 차단기에 장착하기에, 즉 제조 공정의 측면들에서 적합하다.
바람직하게, 귀금속은 금 또는 백금이다.
바람직하게, 촉매 재료는 0.5 중량% 내지 20 중량%의, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 귀금속을 포함한다. 이 퍼센티지들은 비용을 최소화하면서 효율성을 최대화한다.
바람직하게, 촉매 재료는 입자들의 형태이다. 이는 표면적을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
바람직하게, 입자들은 1mm 내지 10mm의, 바람직하게는 1mm 내지 5mm의 직경을 갖는다. 그러한 크기의 입자들을 종래의 그리고 저비용의 방법들에 의해 얻는 것은 비교적 쉽다.
다른 실시예에 따르면, 촉매 재료는 근청석 기판(cordierite substrate)과 같은 세라믹 기판에 의해 지원된다. 세라믹 기판들은 회로 차단기 응용들에 적합한 높은 열저항(thermal resistance)을 갖는다.
바람직하게, 아크 제어 가스는 이산화탄소(CO2)로 구성된다.
본 발명의 제 2 변형에서, 아크 제어 가스는 CO2, 및 2,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-프로판나이트릴, 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-2-부탄온, 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 또는 플루오로옥시란과 같은 적어도 하나의 플루오르화 화합물을 포함하는 가스 혼합물이다.
촉매 재료는 상이한 아크 제어 가스들 내의 일산화탄소를 전환시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 위에서 정의된 바와 같이, 회로 차단기를 포함하는 공기 절연 스위치기어(AIS: Air-Insulated Switchgear)를 제공한다.
본 발명은 또한, 위에서 정의된 바와 같이, 회로 차단기를 포함하는 가스 절연 스위치기어(GIS: Gas-Insulated Switchgear)를 제공한다.
본 발명은 본 발명에 따른 회로 차단기에 관하여 이하에 제공된 추가 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 수 있다.
그러나 당연히, 이러한 추가 설명은 단지 본 발명의 예시적인 예로 주어질 뿐, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
회로 차단기는 중간 전압 또는 고전압 회로 차단기일 수 있다.
위에서 그리고 아래에서, 용어들 "중간 전압" 및 "고전압"은 통상적으로 허용되는 방식으로 사용되는데, 즉 용어 "중간 전압"은 7.2kV 내지 52kV 범위에 있는 전압을 지칭하는 반면, 용어 "고전압"은 52kV 내지 800kV 범위에 있는 전압을 지칭한다.
회로 차단기는 인클로저 내부에 하우징되는 특정 수의 전기적 그리고/또는 기계적 성분들을 갖는 폐쇄된 인클로저를 포함한다. 인클로저는 누설 밀봉(leak-tight) 인클로저이다.
인클로저의 체적(volume)은 50L 내지 1,000L일 수 있다.
인클로저는 아크 제어 가스를 전기 아크 상에 송풍하여 이를 소멸시키도록 구성된 가스 유입구를 포함한다. 가스는 노즐에 주입될 수 있다. 인클로저는 또한 가스 배출구를 포함한다.
촉매 재료는, 아킹 동안 형성되는 CO 분자들을 함유하는 가스 흐름과 접촉하고 이를 이산화탄소로 전환하도록 배치된다. 촉매 재료는 아크 접점들에 근접하게 위치될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 촉매 재료는 회로 차단기의 가스 배출구에 위치된다.
아크 제어 가스는 유전 절연 가스이다.
아크 제어 가스는, 적어도 80 체적%의, 바람직하게는 적어도 90 체적%의 이산화탄소를 함유한다. 예를 들어, 아크 제어 가스는, 이산화탄소(80%~100%)와 하나 이상의 플루오르화 화합물(0%~20%)의 혼합물일 수 있다. 바람직하게, 아크 제어 가스는, 이산화탄소(90%~97%, 바람직하게는 90%~96%)와 하나 이상의 플루오르화 화합물(3%~10%, 바람직하게는 4%~10%)의 혼합물이다. 예시적인 목적으로, 플루오르화 화합물은 Novec 4710[화학식 (CF3)2CFCN인 2,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-프로판니트릴] 또는 Novec 5110[화학식 CF3C(O)CF(CF3)2인 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-2-부탄온]이라는 명칭으로 Alstom사에 의해 상품화된 화합물일 수 있다. 또한, 아크 제어 가스는, 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf), 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze) 또는 플루오로옥시란일 수 있다.
헵타플루오로이소부틸로니트릴 및 테트라플루오로메탄과 같은 2개의 플루오르화 화합물들이 또한 연관되어 사용될 수 있다.
촉매가 더 낮은 양의 CO2를 갖는 가스에 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 가스 혼합물 내에 CO2가 있는 한, 고전압 회로 차단기에서 아킹으로 인해 CO가 형성될 수 있고, CO 전환 시스템이 필요하다.
추가 실시예에 따르면, 가스 혼합물은 산소를 포함한다. 산소는 유해 부산물의 감소를 더욱 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 가스 혼합물은 적어도 80%의 이산화탄소와 산소의 혼합물을 함유한다. 여기서, 산소 함량은 바람직하게 1% 내지 25%의 범위이다. 다른 실시예에서, 가스는 이산화탄소로 구성될 수 있다.
아크 제어 가스는 무산소이다. 무산소에 의해, 아크 제어 가스가 0.1 체적%, 바람직하게는 0.02 체적% 미만의 산소 가스를 함유한다는 점이 이해되어야 한다.
바람직하게는, 유전 절연 가스는, 장비의 이용 온도에 관계없이, 완전한 가스 형태로 장비 내에 존재한다. 그러므로, 장비 내부의 가스의 압력이 장비의 최저 이용 온도에서 가스에 의해 나타나는 포화 증기압(SVP: Saturated Vapor Pressure)의 함수로서 선택되는 것이 바람직하다.
아킹 동안, 이산화탄소가 일산화탄소로 이온화된다. 형성된 CO의 양은 동작의 물리적 상태들 및 공정에 포함된 화학적 반응에 의존한다. 수 ppm에서 몇 %까지 다양하며, 예를 들어, 1ppm에서 5%까지 다양하다.
일산화탄소 전환은 산화물계 촉매를 사용하여 달성된다. TiO2 및 CeO2와 같은 몇몇 환원성 산화물들이 이 응용에 유용할 수 있다. 세리아(CeO2)는 산소 운반 능력 및 산화 환원 역학(redox kinetics)을 향상시키기 위한 최상의 방안을 제공하는 산화물이다.
세리아(CeO2)는 세릭 산화물(ceric oxide), 세릭 이산화물, 세륨 산화물 또는 세륨 이산화물로도 알려져 있다. 세리아는 금, 팔라듐, 백금 및 로듐과 같은 귀금속과 조합하여 사용된다. 바람직하게 세리아는 백금 및/또는 금과 조합하여 사용된다. 귀금속은 바람직하게 입자들의 형태이다. 일반적으로, 귀금속은 일산화탄소와 직접 접촉하도록 세리아의 외부 표면에 배치된다.
세리아는 산화 환원 특성들 - 세리아("CeO2") 내의 세륨("Ce")이 +4 산화 상태와 +3 산화 상태 사이로 전환되는 능력을 가짐 - 로 인해 산소 저장 재료로서 간주된다. 결과적으로, 세리아는 CO의 전환/산화에 필요한 산소 원자들을 제공할 수 있다. 바람직하게, 세리아 표면에 있는 귀금속의 존재가 환원성을 향상시킨다.
CO의 전역적 산화 반응은 세리아로부터 일산화탄소로의 산소의 전달을 포함한 Mars Van Krevelen 메커니즘을 따른다: 2CeO2+CO → CO2+Ce2O3
더 상세하게, 한편, 귀금속 표면(예를 들어, 백금) 상의 CO의 흡착이 있다.
한편, 산소는 확산에 의해 벌크(bulk)로부터 세리아 표면으로 이동한다. 세리아 지원에 의해 생성된 산소가 또한 백금 상에 흡착된다.
이어서, 다음과 같이 세리아 표면에 걸쳐 구현된 백금 부위(site)들 상에서 O2의 2O-로의 분리 및 CO의 CO2로의 산화가 발생한다:
CO+1/2O2 → CO2
최종적으로, CO2는 백금 표면으로부터 탈착된다.
촉매 재료는 0.5 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 귀금속을 포함한다.
다른 실시예에서, 촉매 재료는 하나 이상의 추가 화합물, 예를 들어, 금속 산화물 및/또는 란탄계열원소(lanthanide)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촉매 재료는, 그을음 전환(soot conversion)에 참여할 수 있는 ZrO2와 같은 금속 전이 산화물을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 촉매 재료는 환원성 산화물과 귀금속으로 구성된다.
전기 아크가 소멸되고 일산화탄소가 형성될 때마다, 세리아계 촉매는 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시킨다.
몇몇 세리아계 촉매들이 분광법(spectroscopy) 및 가스 크로마토그래피(gas chromatography)를 사용하여 성공적으로 수행 및 테스트되었다.
이 테스트들은 촉매와 접촉하는 샘플(가스 혼합물)을 함유하는 기밀 테스트 셀(airtight test cell) 내의 CO(및 CO2) 양의 진전(evolution)을 몇 시간/일 동안 추적하는 것으로 구성된다.
전술한 바와 같은 세리아계 촉매가 이용가능한 것으로 입증되었다. 이 재료들은 CO 가스의 CO2로의 양호한 전환을 가능하게 하고, 결과적으로 절연 가스 혼합물에 의해 우수한 아크 제어 성능을 가능하게 하며, 그 성능이 오래 지속된다.
촉매 재료는 촉매 입자들의 분말일 수 있다. 촉매 입자들은 수 mm의, 예를 들어, 1mm 내지 10mm의, 바람직하게는 1mm 내지 5mm의 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 촉매 재료는 임의의 적합한 기판 상에 퇴적될 수 있다. 바람직하게는, 기판은 높은 비표면(specific surface)을 제공한다. 예를 들어, 기판은 원통형 모놀리스 부재(monolith member)의 한면으로부터 다른면으로 연장되는 미세한 평행 가스 흐름 통로들을 정의하는 복수의 셀들을 포함하는 근청석 기판(cordierite substrate)과 같은 세라믹 기판일 수 있다. 그러한 기판은 "벌집(honeycomb)" 또는 "모놀리식(monolithic)" 형상을 갖는다. 벌집 형상 필터는 또한 탄소 분말을 포집하는 데 유용하다. 세라믹 기판은 또한 알루미노실리케이트 기판일 수 있다.
대안적으로, 촉매 재료는 펠릿(pellet)들 또는 입자들 등과 같은 미립자 지원체 상에 분산될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 촉매 재료는 근청석 벌집 형상 지원체를 갖는다. 이 지원체는 훌륭한 열 충격 저항성을 제공한다. 또한, 근청석 결정들은 촉매 내의 한 축을 따르는 매우 낮은 열 팽창에 유용하다.
본 발명에 따른 회로 차단기는 컴팩트 구조를 갖는다.
전기 아크가 형성될 때, 인클로저 내부에 가스 상태로 존재하는 CO2의 분율(fraction) 중 일부는 더 작은 분자 질량의, 따라서 CO2보다 더 작은 크기의 분자종(molecular species)으로 분해된다. 이는, CO2의 분압을 SVP 아래로 낮추면서, 인클로저 내부에 존재하는 총 압력을 높이는 효과를 갖는다.
본 발명의 회로 차단기에서 이 방식으로 따라서 형성된 일산화탄소 분자들은 촉매 재료에 의해 CO2로 전환되고, 이는 CO2의 분압을 SVP와 동일한 값으로 되돌리는 효과를 갖는다.
이 촉매 재료는, 일산화탄소의 형성이 인클로저 내에 존재하는 총 압력에서의 과도한 증가를 초래하지 않고, 따라서 인클로저 내에 가스 상태로 존재하는 이산화탄소의 분율의 과도한 감소를 초래하지 않도록 충분히 효율적이다.
이 메커니즘을 사용하여, CO2의 체적은 스위치기어에 의해 수행되는 중단 횟수에 관계없이, 주어진 온도에 대해 안정적이거나 준안정적으로 유지될 수 있다.
당업자는 처리될 CO 가스의 체적 및 포함된 인클로저의 기하구조에 따라 적절한 양의 세리아계 촉매 재료를 선택할 수 있을 것이다. 예를 들어, 세리아 양은, 회로 차단기의 수명 동안 시뮬레이션된 아킹 후 회로 차단기 내에 형성된 CO의 잠재적 양의 함수로서 계산된다. 이는 아킹의 에너지 따라서 회로 차단기 유형에 의존한다. 예시적인 목적으로, 20년마다의 유지보수가 예상될 수 있고, 이 기간 동안 회로 차단기가 개방되고 이때 필요하다면, 촉매가 새로운 것으로 교체될 수 있다.
전술한 다양한 실시예들의 개념들은, 예를 들어, 축 방향 또는 횡 방향 블래스트 유형의 또는 혼합된 횡 방향 블래스트 유형의 차단 챔버(interruption chamber)를 구비한 회로 차단기와 같은 다양한 종류의 회로 차단기에 효과적으로 적용될 수 있다.
예시적인 목적으로, 회로 차단기는 CO2 가스 전기 절연체를 이용하는 임의의 전기 디바이스, 즉, 전기 변압기, 전기 수송 또는 분배 라인, 한 세트의 버스바(busbar), 스위치, 커넥터/디스커넥터(스위치기어라고도 지칭됨), 퓨즈와 회로 차단기를 결합한 유닛, 접지 스위치 또는 컨택터에 사용될 수 있다.
회로 차단기는 특히, AIS(Air-Insulated Switchgear) 또는 GIS(Gas-Insulated Switchgear)에, 더 바람직하게는 고전압 AIS나 GIS에 유용하다.

Claims (15)

  1. 인클로저(enclosure)를 포함하는 회로 차단기(circuit breaker)에 있어서, 상기 인클로저는,
    서로에 대해 축방향으로(axially) 이동가능한 적어도 2개의 아크 접점(arcing contact)들로서, 상기 아크 접점들이 서로 분리되는 상기 회로 차단기의 개방 위치와 상기 아크 접점들이 서로 접촉하는 상기 회로 차단기의 폐쇄 위치 사이에서, 서로에 대해 축방향으로 이동가능한 것인, 상기 적어도 2개의 아크 접점들,
    상기 인클로저로의 유입구(inlet)로서, 상기 회로 차단기의 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로의 상기 아크 접점들의 이동 동안 형성될 가능성이 있는 전기 아크(electrical arc)를 차단하기(interrupt) 위해, 아크 제어 가스 - 상기 아크 제어 가스는 산소 없이 적어도 80%의 이산화탄소를 포함하고, 상기 아크 제어 가스는 CO2 및 적어도 하나의 플루오르화 화합물을 포함하는 가스 혼합물이고, 상기 아크 제어 가스는 90 내지 97 체적%의 이산화탄소 및 3 내지 10 체적%의 상기 적어도 하나의 플루오르화 화합물을 포함함 - 를 송풍하도록(blow) 구성된 상기 유입구
    를 포함하며,
    상기 인클로저는 적어도 100℃ 아래이고, 아킹(arcing) 동안 이산화탄소의 이온화 후에 형성되는 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 촉매 재료를 더 포함하며, 상기 촉매 재료는, 세리아(ceria) 및 귀금속(precious metal)을 포함하며, 상기 촉매 재료는 세라믹 기판에 의해 지원되는 것인, 회로 차단기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 귀금속은, 금 및 백금 중 적어도 하나인 것인, 회로 차단기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 재료는, 0.5 중량% 내지 20 중량%의 귀금속을 포함하는 것인, 회로 차단기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매 재료는 입자들을 포함하는 것인, 회로 차단기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 입자들은 1 mm 내지 10 mm의 직경을 갖는 것인, 회로 차단기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매 재료는 근청석 기판(cordierite substrate)에 의해 지원되는 것인, 회로 차단기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 촉매 재료는 금속 산화물을 포함하고, 상기 금속 산화물은 ZrO2 및 란탄계열원소(lanthanide) 중 적어도 하나인 것인, 회로 차단기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아크 제어 가스는 이산화탄소(CO2)로 구성되는 것인, 회로 차단기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플루오르화 화합물은 2,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-프로판나이트릴, 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-2-부탄온, 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 및 플루오로옥시란 중에서 선택되는 것인, 회로 차단기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 정의된 상기 회로 차단기를 포함하는, 공기 절연 스위치기어(AIS: Air-Insulated Switchgear).
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 정의된 상기 회로 차단기를 포함하는, 가스 절연 스위치기어(GIS: Gas-Insulated Switchgear).
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