KR20110075323A - Method of water gas shift reaction and method for producing hydrogen using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for reacting aqueous shift gas and a method for manufacturing hydrogen using the same are provided to simplify operational processes by replacing two-shift reactors with one reactor. CONSTITUTION: Carbon monoxide is reacted with water under the catalyst in a perovskite structure in order to obtain hydrogen and carbon dioxide. The catalyst in the perovskite structure is represented by general formula 1. In the general formula 1, the A is La, Y, Pr, Gd, or Sm. The A' is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ga, or Ce. The B is Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb, or Sn. The B' is Ru or Rh. The x is between 0 and 1, and the y is between 0 and 0.5. The carbon monoxide is supplied from by-product gases. An aqueous gas shift reaction is implemented in a single reactor at temperature between 400 and 450 degrees Celsius.

Description

수성 시프트 가스 반응 방법 및 이를 이용한 수소 제조 방법{METHOD OF WATER GAS SHIFT REACTION AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN USING THE SAME}Aqueous shift gas reaction method and hydrogen production method using the same {METHOD OF WATER GAS SHIFT REACTION AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN USING THE SAME}

본 발명은 수성 시프트 가스 반응 방법 및 이를 이용한 수소 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 수성 시프트 가스 반응 시에 페로브스카이트 구조의 촉매를 사용함으로써, 하나의 반응기만으로 종래에 비해 높은 CO 전환율을 얻을 수 있고, 초기 투자비가 저렴하며, 공정이 단순한 수성 시프트 가스 반응 방법 및 이를 이용한 수소 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous shift gas reaction method and a hydrogen production method using the same. More specifically, by using a perovskite structure catalyst in the aqueous shift gas reaction, a single CO reactor has a higher CO conversion rate than in the related art. The present invention relates to an aqueous shift gas reaction method and a method for producing hydrogen using the same, which have a low initial investment and low cost.

최근 친환경/고효율 에너지원으로 수소가 많은 관심을 받고 있으며, 이에 따라 대량의 수소를 생산할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소는 다양한 원료(납사, LNG, Coal 등)로부터 생산할 수 있으나, 이 중에서도 특히 상대적으로 매장 자원이 풍부한 석탄으로부터 수소를 생산하는 공정이 많은 관심을 받고 있다.Recently, hydrogen is receiving a lot of attention as an environment-friendly / high efficiency energy source. Accordingly, research on a technology capable of producing a large amount of hydrogen is being actively conducted. Hydrogen can be produced from a variety of raw materials (naphtha, LNG, Coal, etc.), but among these, the process of producing hydrogen from coal, which is relatively rich in reserve resources, has received much attention.

한편, 제철소 등에서 석탄을 가공하는 과정에서 발생하는 부생가스에는 다량의 일산화탄소가 포함되어 있으며, 이러한 일산화탄소를 물과 반응시키면 수성 가 스 시프트(Water gas Shift) 반응이 일어나면서, 수소 기체가 생성되게 된다. 수성 가스 시프트 반응의 반응식은 다음과 같다.On the other hand, by-product gas generated in the process of processing coal in steel mills and the like contains a large amount of carbon monoxide, and when the carbon monoxide reacts with water, a water gas shift reaction occurs and hydrogen gas is generated. . The reaction scheme of the water gas shift reaction is as follows.

[반응식][Reaction Scheme]

CO + H2O → CO2 + H2, -40.1KJ/molCO + H 2 O → CO 2 + H 2 , -40.1KJ / mol

상기와 같은 수성 가스 시프트 반응을 적용하여 수소 생산 방법이 상용화되고 있으며, 보다 높은 수율을 얻기 위해 수성 가스 시프트 반응용 촉매가 개발, 사용되고 있다. 이러한 종래의 수성 가스 시프트 반응을 적용한 수소 생산 방법은, 수성 가스 시프트 반응의 CO 전환율을 높이기 위해서, 약 400℃~500℃ 정도의 고온 영역과 약 200℃~250℃ 정도의 저온 영역에 적합한 서로 다른 촉매를 이용한 2단계 반응으로 이루어지고 있으며, 상기 고온 영역에서 Fe/Cr 계열의 촉매가, 저온 영역에는 Cu/Zn 계열의 촉매가 사용되고 있다.The hydrogen production method is commercialized by applying the above water gas shift reaction, and a catalyst for water gas shift reaction has been developed and used to obtain higher yield. In order to increase the CO conversion rate of the water gas shift reaction, the hydrogen production method to which the conventional water gas shift reaction is applied is different from each other suitable for a high temperature range of about 400 ° C to 500 ° C and a low temperature range of about 200 ° C to 250 ° C. A two-stage reaction using a catalyst is used. A Fe / Cr-based catalyst is used in the high temperature region and a Cu / Zn-based catalyst is used in the low temperature region.

그러나, 이와 같은 종래의 수소 제조 방법의 경우, 반응기를 2개로 구성해야 하기 때문에 설비 투자 비용이 높고, Fe/Cr 계열의 촉매와 Cu/Zn 계열의 촉매가 대기로 노출될 경우, 자연 발화성(pyrophoricity)이 있어, 취급이 까다롭다는 문제점이 있었다. However, in the conventional hydrogen production method, since two reactors must be configured, the facility investment cost is high, and pyrophoricity when the Fe / Cr catalyst and the Cu / Zn catalyst are exposed to the atmosphere. ), There is a problem that handling is difficult.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일 반응기만으로도 우수한 전환율을 얻을 수 있는 수성 가스 시프트 반응 및 수소 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an aqueous gas shift reaction and a hydrogen production method capable of obtaining excellent conversion even with a single reactor.

이를 위해 본 발명은 일 측면에서, 페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에서 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응 방법을 제공한다. To this end, the present invention provides a water gas shift reaction method for producing hydrogen and carbon dioxide by reacting carbon monoxide and water in the presence of a perovskite structure catalyst.

다른 측면에서, 본 발명은 페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응을 이용하여 수소를 생성하는 수소 제조 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a hydrogen production method for producing hydrogen using an aqueous gas shift reaction that reacts carbon monoxide with water in the presence of a perovskite structure catalyst to produce hydrogen and carbon dioxide.

이때, 상기 페로브스카이트 구조의 촉매는 하기 식 (1)로 표시되는 것이 바람직하다.In this case, the perovskite structure of the catalyst is preferably represented by the following formula (1).

식 (1): (A1-xAx')(B1-yBy')O3±e Equation (1): (A 1-x A x ') (B 1-y B y ') O 3 ± e

상기 식에서, A는 La, Y, Pr, Gd 또는 SmWherein A is La, Y, Pr, Gd or Sm

A'은 Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag 또는 CeA 'is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag or Ce

B는 Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb 또는 SnB is Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb or Sn

B'는 Ru 또는 Rh이며,B 'is Ru or Rh,

0 < x < 1, 0 <x <1,

0 < y < 0.5 임.0 <y <0.5.

또한, 상기 일산화탄소는 제철소 부생가스로부터 공급될 수 있으며, 상기 수성 가스 시프트 반응은 400℃~450℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수성 가스 시프트 반응은 단일 반응기에서 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the carbon monoxide may be supplied from the ironworks by-product gas, the water gas shift reaction is preferably carried out at 400 ℃ ~ 450 ℃. In addition, the water gas shift reaction is preferably carried out in a single reactor.

본 발명과 같이, 페로브스카이트 촉매를 사용할 경우, 종래의 수성 가스 시프트 반응용 촉매에 비해 고온에서 우수한 CO 전환율을 얻을 수 있다. 따라서, 종래에 사용되던 2단 반응기를 하나의 반응기로 대체할 수 있어, 초기 투자비가 저감되고, 공정을 단순화할 수 있다. As in the present invention, when using a perovskite catalyst, it is possible to obtain excellent CO conversion at a high temperature as compared with the conventional catalyst for water gas shift reaction. Therefore, the conventional two-stage reactor can be replaced with one reactor, so that the initial investment cost can be reduced and the process can be simplified.

더불어, 페로브스카이트 촉매는 종래에 사용되던 수성 가스 시프트 반응용 촉매와 다르게 자연 발화성이 없기 때문에, 취급이 용이하다는 장점이 있다. In addition, since the perovskite catalyst has no spontaneous ignition unlike a conventional catalyst for water gas shift reaction, there is an advantage in that it is easy to handle.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

상기한 바와 같이, 본 발명은 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응 방법에 관한 것으로, 페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에서 반응을 진행시키는 것을 그 특징으로 한다. As described above, the present invention relates to a water gas shift reaction method for reacting carbon monoxide and water to produce hydrogen and carbon dioxide, characterized in that the reaction proceeds in the presence of a catalyst of perovskite structure.

수성 가스 시프트 반응은 일산화탄소와 물을 반응시켜 이산화탄소와 수소를 생성시키는 반응으로, 하기 반응식과 같이 나타낼 수 있다. The water gas shift reaction is a reaction for generating carbon dioxide and hydrogen by reacting carbon monoxide and water, and can be expressed as in the following scheme.

[반응식][Reaction Scheme]

CO + H2O → CO2 + H2, -40.1KJ/molCO + H 2 O → CO 2 + H 2 , -40.1KJ / mol

상기한 바와 같이, 상기 수성 가스 시프트 반응의 CO 전환율을 향상시키기 위해 다양한 촉매들이 연구, 개발되고 있다. 그러나 종래에 개발되었던 수성 가스 시프트 반응용 촉매들은 대부분 단독으로 사용해서는 원하는 전환율을 얻기 어려웠으며, 원하는 전환율을 얻기 위해서는 온도 영역에 따라 서로 다른 촉매를 사용하여야 한다는 문제점이 있었다. 본 발명자들은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 부단한 연구를 거듭한 결과, 상기 수성 가스 시프트 반응용 촉매로, 페로브스카이트 구조의 촉매를 사용할 경우, 단일 촉매만으로도 높은 전환율을 얻을 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다. As described above, various catalysts have been researched and developed to improve the CO conversion of the water gas shift reaction. However, most of the catalysts for water gas shift reactions developed in the related art have difficulty in obtaining a desired conversion rate when used alone, and have a problem in that different catalysts have to be used depending on the temperature range in order to obtain a desired conversion rate. The present inventors have steadily studied to solve such a problem, and found that when the catalyst for the aqueous gas shift reaction is used as the catalyst for the perovskite structure, a high conversion rate can be obtained with only a single catalyst. The present invention has been completed.

페로브스카이트 구조의 촉매는 일반적으로 ABO3의 일반 구조식으로 표시되는 혼합 금속 산화물로, 도 1에는 일반적인 페로브스카이트 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 페로브스카이트 구조에서는 대부분의 금속이 안정적이므로, 다양한 조성이 가능하며, 사용되는 금속에 따라 매우 다양한 전기적, 자기적, 광학적 특성을 나타낸다. 따라서 성분 및 조성비를 조절하여 원하는 성능을 갖는 촉매를 제조할 수 있다.The catalyst of the perovskite structure is a mixed metal oxide generally represented by the general structural formula of ABO 3 , and a general perovskite structure is shown in FIG. 1. In the perovskite structure as shown in FIG. 1, since most metals are stable, various compositions are possible, and show various electric, magnetic, and optical properties depending on the metal used. Therefore, it is possible to prepare a catalyst having a desired performance by adjusting the component and composition ratio.

본 발명에서는 페로브스카이트 구조의 촉매 중에서도 특히 다음 식 (1)로 나타나는 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. In this invention, it is especially preferable to use the catalyst represented by following formula (1) among the catalysts of a perovskite structure.

식 (1): (A1-xAx')(B1-yBy')O3±e Equation (1): (A 1-x A x ') (B 1-y B y ') O 3 ± e

이때, 상기 식 (1)에서 A는 La, Y, Pr, Gd 또는 Sm이고, A'은 Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag 또는 Ce이며, B는 Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb 또는 Sn이고, B'는 Ru 또는 Rh이며, 0 < x < 1을 만족하고, 0 < y < 0.5 을 만족하는 것이 바람직하다. At this time, in Formula (1), A is La, Y, Pr, Gd or Sm, A 'is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag or Ce, B is Ni, Co, Cu, Zn, Fe , Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb or Sn, B 'is Ru or Rh, satisfies 0 <x <1, and satisfies 0 <y <0.5 desirable.

한편, 상기와 같은 페로브스카이트 구조의 촉매의 제조 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법, 예를 들면, 글리신-나이트레이트 (Glycine-Nitrate Process, 이하 GNP) 공정 등을 통해 제조할 수 있다. 즉, 상기 페로브스카이트 구조의 촉매는 금속 질산염과 글리신을 탈이온수에 용해시킨 후 이를 가열하여 분말을 형성하고, 이 분말을 하소하는 방법으로 제조할 수 있다.On the other hand, the method for producing a catalyst of the perovskite structure as described above can be prepared through a method well known in the art, for example, glycine-nitrate (GNP) process. That is, the perovskite structure of the catalyst can be prepared by dissolving metal nitrate and glycine in deionized water, heating it to form a powder, and calcining the powder.

본 발명의 수성 가스 시프트 반응은 상기와 같은 방법으로 제조된 페로브스카이트 구조의 촉매가 충진된 일산화탄소와 물을 공급하여 반응을 진행시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 반응 온도는 400℃~450℃ 정도인 것이 바람직하다. 페로브스카이트 구조의 촉매 존재 하에서 상기 온도 범위에서 반응을 진행시킬 때, 최적의 CO 전환율을 얻을 수 있다.The aqueous gas shift reaction of the present invention may be performed by supplying carbon monoxide and water filled with a catalyst of perovskite structure prepared by the above method and proceeding with the reaction. At this time, it is preferable that the said reaction temperature is about 400 degreeC-450 degreeC. When the reaction proceeds in the above temperature range in the presence of a catalyst of perovskite structure, an optimum CO conversion can be obtained.

후술할 실시예에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 페로브스카이트 구조의 촉매는 상기 온도 범위에서 매우 우수한 전환율을 보인다. 따라서, 본 발명과 같이 페로브스카이트 구조의 촉매를 사용할 경우, 종래와 같이 2단의 반응기를 사용할 필요가 없으며, 단일 반응기만으로도 충분한 전환율을 얻을 수 있다. As can be seen in the examples below, the perovskite structure catalyst of the present invention shows a very good conversion in the above temperature range. Therefore, when using a perovskite structure catalyst as in the present invention, there is no need to use a two-stage reactor as in the prior art, and a sufficient conversion rate can be obtained with only a single reactor.

한편, 본 발명은 상기 수성 가스 시프트 반응의 원료로 사용되는 일산화탄소를 제철소 부생 가스로부터 공급받을 수 있다. 제철소의 부생 가스에는 다량의 일산화탄소가 포함되어 있다. 따라서, 이를 수성 가스 시프트 반응의 원료로 사용할 경우, 원료비 및 제철소 등의 부생 가스 처리 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 친환경적이라는 장점이 있다. On the other hand, the present invention can be supplied from the ironworks by-product gas carbon monoxide used as a raw material of the water gas shift reaction. By-product gases in steel mills contain large amounts of carbon monoxide. Therefore, when it is used as a raw material of the water gas shift reaction, the raw material costs and by-product gas treatment costs such as steel mills can be reduced, as well as environmentally friendly.

본 발명은 또한, 페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응을 이용하여 수소를 생성하는 수소 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a hydrogen production method for producing hydrogen using an aqueous gas shift reaction in which carbon monoxide and water are reacted to generate hydrogen and carbon dioxide in the presence of a perovskite structure catalyst.

이때 상기 페로브스카이트 구조의 촉매로는 하기 식 (1)로 나타나는 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 페로브스카이트 구조의 촉매는, 예를 들면, GNP 공정 등을 통해 제조할 수 있다. At this time, it is preferable to use a catalyst represented by the following formula (1) as the catalyst of the perovskite structure, the catalyst of the perovskite structure, for example, can be produced through a GNP process.

식 (1) : (A1-xAx')(B1-yBy')O3±e Equation (1): (A 1-x A x ') (B 1-y B y ') O 3 ± e

이때, 상기 식 (1)에서 A는 La, Y, Pr, Gd 또는 Sm이고, A'은 Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag 또는 Ce이며, B는 Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb 또는 Sn이고, B'는 Ru 또는 Rh이며, 0 < x < 1을 만족하고, 0 < y < 0.5 을 만족하는 것이 바람직하다. At this time, in Formula (1), A is La, Y, Pr, Gd or Sm, A 'is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag or Ce, B is Ni, Co, Cu, Zn, Fe , Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb or Sn, B 'is Ru or Rh, satisfies 0 <x <1, and satisfies 0 <y <0.5 desirable.

한편, 상기 수소 제조 방법에 있어서, 상기 수성 가스 시프트 반응은 400℃~450℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하며, 종래와 달리 단일 반응기에서 수행되는 것이 바람직하다.On the other hand, in the hydrogen production method, the water gas shift reaction is preferably carried out in a temperature range of 400 ℃ ~ 450 ℃, unlike the prior art is preferably performed in a single reactor.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.

실시예 Example

GNP (Glycine-Nitrate Process)를 사용하여 Sm0.9Ba0.1Cr0.95Ru0.05O3 형태의 페로브스카이트 촉매를 균일한 화학성분으로 합성하였다. GNP 방법은 금속질산염과 연료인 글리신을 탈이온수에 용해시킨 후 가열하여 발열반응을 통해 물질을 합성하는 방법이다. 가열 후 생성된 분말은 800℃, 공기 분위기에서 1시간 동안 하소하였다. 상기 방법으로 제조된 촉매는 분말형태로서, 이를 펠렛 (pellet) 제조용 mold로 압착한 후 파쇄하고 체를 이용하여 250~425㎛ 사이의 촉매 입자로 제조하였다. A perovskite catalyst in the form of Sm 0.9 Ba 0.1 Cr 0.95 Ru 0.05 O 3 was synthesized with a uniform chemical composition using a Glycine-Nitrate Process (GNP). The GNP method is a method for synthesizing a substance by exothermic reaction by dissolving metal nitrate and glycine as fuel in deionized water and heating. The powder produced after heating was calcined at 800 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. The catalyst prepared by the above method was in powder form, which was pressed into a mold for pellet production, crushed, and prepared into catalyst particles between 250 and 425 μm using a sieve.

비교예 1Comparative Example 1

비교를 위해 펠렛 (pellet)형태의 수드케미社의 Cu/Zn계열 촉매를 파쇄해서 체를 이용하여 250~425㎛ 사이의 촉매 입자를 제조하여 실험에 사용하였다.For comparison, the Sud Chemi's Cu / Zn-based catalyst in pellet form was crushed to prepare catalyst particles between 250 and 425 μm using a sieve and used in the experiment.

비교예 2Comparative Example 2

비교를 위해 펠렛 (pellet)형태의 수드케미社의 Fe/Cr계열 촉매를 파쇄해서 체를 이용하여 250~425㎛ 사이의 촉매 입자를 제조하여 실험에 사용하였다.For comparison, pellets of Sud Chemi's Fe / Cr based catalyst were crushed to prepare catalyst particles between 250 and 425 μm and used in the experiment.

실험예Experimental Example

상기 실시예, 비교예 1 및 2 각각의 촉매의 WGS(Water Gas Shift) 반응 활성측정을 위해 반응장치를 [도 2]과 같이 구성하였다. 실험장치는 각 반응물을 정량 공급하기 위한 부분, 반응물을 운반하는 부분, 전기로 안에 설치된 반응기, 그리고 GC(Gas Chromatograph)분석을 위한 수분제거 부분으로 이루어진다. 제철소 부생가스를 모사한 합성가스(Syngas)를 전문 제조 업체에 의뢰하여 제조하였으며, 고압실린더에 충전된 형태의 것을 사용하였다. 수성 가스 시프트 반응에 사용된 물은 탈이온수 제조기를 사용하여 생성한 3차 탈이온수(비저항 15MΩ/cm이상)를 사용하였다.The reaction apparatus was configured as shown in FIG. 2 to measure WGS (Water Gas Shift) reaction activity of the catalysts of Examples, Comparative Examples 1 and 2. The experimental apparatus consists of a part for quantitatively supplying each reactant, a part carrying a reactant, a reactor installed in an electric furnace, and a water removing part for gas chromatograph (GC) analysis. Syngas, which simulates the by-product gas of steel mills, was manufactured by a professional manufacturer, and a form filled in a high pressure cylinder was used. As the water used for the water gas shift reaction, tertiary deionized water (specific resistance of 15 MPa / cm or more) produced using a deionized water maker was used.

WGS 반응물인 합성가스와 물은 전기로(electric furnace)안에 설치된 반응기에 공급하여 반응을 진행시켰다. 이때 상기 반응물들은 GHSV(gas hourly space velocity) 3000~5000/h로 공급하였다.WGS reactant syngas and water were fed to a reactor installed in an electric furnace to proceed with the reaction. At this time, the reactants were supplied at a gas hourly space velocity (GHSV) of 3000 ~ 5000 / h.

합성가스는 MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 반응기에 정량 공급되었다. 물은 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)펌프를 사용하여 정량 공급하였고 온도가 조절되는 샌드 배스(Sand Bath)안에 위치한 증발기에서 증발된 후 기체 상태로 반응기까지 이동시켰으며, 이때 캐리어 가스로 질소를 사용하였다. [도 2]에서 굵은 선으로 표시된 부분은 증발된 물이 도중에 응축되지 않도록 열선을 이용하여 가열하고 단열재로 감싼 관을 나타낸다. Syngas was metered into the reactor using a Mass Flow Controller (MFC). Water was quantitatively supplied using a High Performance Liquid Chromatography (HPLC) pump and evaporated in an evaporator located in a temperature controlled sand bath and then transferred to the reactor in gaseous state, using nitrogen as a carrier gas. . In FIG. 2, the part shown with a thick line shows the tube heated using the heating wire and wrapped with the heat insulation so that evaporated water does not condense on the way.

한편, 상기 반응기에 실시예, 비교예 1 및 2 각각의 촉매를 각각 설치한 후, 반응기의 온도를 조절하면서, WGS 반응을 진행시켰다. 그런 다음, 각 반응기로터 생성된 반응 생성물을 온도별로 채취하여 GC(Gas Chromatograph)로 그 성분을 분석 하였다. 샘플 채취 시 응축기와 수분제거기(moisture trap)를 통과시켜 수분을 제거한 후 GC(Gas Chromatograph)로 성분을 분석하였다. On the other hand, after the respective catalysts of Examples, Comparative Examples 1 and 2 were respectively installed in the reactor, the WGS reaction was carried out while controlling the temperature of the reactor. Then, the reaction products generated from each reactor were collected for each temperature and analyzed by GC (Gas Chromatograph). Samples were removed by passing through a condenser and a moisture trap to remove moisture and then analyzed by gas chromatograph (GC).

성분 분석 결과, 실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 촉매를 사용하였을 때의 온도에 따른 CO 전환율이 [도 3]에 도시된 바와 같이 나타났다. [도 3]에 도시된 바와 같이, 실시예의 촉매를 사용할 경우, 비교예 1 및 2에 비해 CO 전환율이 현저히 우수함을 알 수 있다. As a result of component analysis, the CO conversion rate according to the temperature when the catalysts of Examples, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were used was shown as shown in FIG. As shown in FIG. 3, it can be seen that when the catalyst of the example is used, the CO conversion rate is remarkably superior to Comparative Examples 1 and 2.

도 1은 페로브스카이트 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a perovskite structure.

도 2는 본 발명의 실험예의 실험 장치 및 실험 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining an experimental apparatus and an experimental method of the experimental example of the present invention.

도 3은 실시예 및 비교예 1, 2의 촉매를 사용하였을 경우에 반응 온도에 따른 일산화탄소 전환율을 보여주는 도면이다.3 is a view showing the carbon monoxide conversion rate according to the reaction temperature when using the catalysts of Examples and Comparative Examples 1 and 2.

Claims (10)

페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에서 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응 방법.A water gas shift reaction method for producing hydrogen and carbon dioxide by reacting carbon monoxide and water in the presence of a catalyst of perovskite structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 페로브스카이트 구조의 촉매는 하기 식 (1)로 표시되는 것을 특징으로 하는 수성 가스 시프트 반응 방법.The perovskite structure catalyst is represented by the following formula (1). 식 (1)Formula (1) (A1-xAx')(B1-yBy')O3±e (A 1-x A x ') (B 1-y B y ') O 3 ± e 상기 식에서, Where A는 La, Y, Pr, Gd 또는 SmA is La, Y, Pr, Gd or Sm A'은 Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag 또는 CeA 'is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag or Ce B는 Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb 또는 SnB is Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb or Sn B'는 Ru 또는 Rh이며,B 'is Ru or Rh, 0 < x < 1, 0 <x <1, 0 < y < 0.5 임.0 <y <0.5. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일산화탄소는 제철소 부생가스로부터 공급되는 수성 가스 시프트 반응 방법.The carbon monoxide is a water gas shift reaction method is supplied from the ironworks by-product gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수성 가스 시프트 반응은 400℃~450℃에서 수행되는 수성 가스 시프트 반응 방법.The water gas shift reaction is carried out at 400 ℃ ~ 450 ℃ water gas shift reaction method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수성 가스 시프트 반응은 단일 반응기에서 수행되는 수성 가스 시프트 반응 방법.Wherein the water gas shift reaction is carried out in a single reactor. 페로브스카이트 구조의 촉매의 존재 하에 일산화탄소와 물을 반응시켜 수소와 이산화탄소를 생성하는 수성 가스 시프트 반응을 이용하여 수소를 생성하는 수소 제조 방법.A method for producing hydrogen, wherein the hydrogen is produced using an aqueous gas shift reaction in which carbon monoxide and water are reacted in the presence of a perovskite structure catalyst to produce hydrogen and carbon dioxide. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 페로브스카이트 구조의 촉매는 하기 식 (1)로 표시되는 수소 제조 방법.The perovskite structure catalyst is hydrogen production method represented by the following formula (1). 식 (1)Formula (1) (A1-xAx')(B1-yBy')O3±e (A 1-x A x ') (B 1-y B y ') O 3 ± e 상기 식에서, Where A는 La, Y, Pr, Gd 또는 SmA is La, Y, Pr, Gd or Sm A'은 Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag 또는 CeA 'is Na, K, Ca, Sr, Ba, Ag or Ce B는 Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb 또는 SnB is Ni, Co, Cu, Zn, Fe, Ga, Al, Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Zr, Nb or Sn B'는 Ru 또는 Rh이며,B 'is Ru or Rh, 0 < x < 1, 0 <x <1, 0 < y < 0.5 임.0 <y <0.5. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 일산화탄소는 제철소 부생가스로부터 공급되는 수소 제조 방법.The carbon monoxide is a hydrogen production method is supplied from the ironworks by-product gas. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 수성 가스 시프트 반응은 400℃~450℃에서 수행되는 수소 제조 방법. The water gas shift reaction is hydrogen production method carried out at 400 ℃ ~ 450 ℃. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 수성 가스 시프트 반응은 단일 반응기에서 수행되는 수소 제조 방법. Wherein said water gas shift reaction is carried out in a single reactor.
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