산소 발생 반응 기반의 전기화학적 메탄 전환
Electrocatalytic Methane Conversion Based on Oxygen Evolution Reaction
- 주제어 (키워드) 메탄 전환 , microkinetic modeling , 촉매 덮임률 , 물 분해 반응 , 산소 발생 반응 , 단원자 촉매
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000066721
- UCI I804:11029-000000066721
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
천연가스의 주성분인 메탄은 온실가스 저감 기조 및 셰일 가스 개발 기조와 맞물려 매우 유망한 에너지 자원으로서 각광을 받고 있다. 메탄 전환의 상용 공정은 고온, 고압 조건을 요구하며 CO를 거치는 간접 전환 방식이기에 많은 에너지의 소모와 공정 비용의 증가가 야기된다. 이런 단점의 극복을 위해 많은 연구가 진행되고 있으며 특히, 전기화학적 메탄 시스템은 생성물의 과산화 방지와 신재생 에너지와의 결합 가능성에 새로운 메탄 전환 시스템으로서 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 메탄의 전기화학적인 전환에 대한 이해를 위해 물 분해 산소 발생 반응의 microkinetic modeling을 진행하여 전압과 촉매의 활성점 형성에 대한 관계를 확인했다. 4단계로 이루어지는 전기화학적 산소 발생 반응을 분석하여 메탄을 활성화하기 위한 흡착 산소가 존재할 수 있는 전압 범위를 이론적으로 구할 수 있는 모델을 제작하였으며 이 전압 범위 중 메탄 산화 효율이 최대가 될 수 있는 전압 조건이 물 분해 반응 개시 전압임을 밝혀냈다. 이를 실험적으로 확인하기 위해 코발트 단원자 촉매를 합성하여 실험을 위한 전기화학 촉매로 사용하였으며 실제 메탄 산화 실험 결과와 이론적 분석의 일치성을 확인하여 논의의 타당성을 확인했다.
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