Abstract
The objective of this study is development of carbon recycle technology which convert carbon dioxide captured from flue gas to carbon monoxide or carbon and reuse in industrial fields. Since carbon dioxide is very stable and difficult to decompose, metal oxide was used as activation agent for the decomposition of carbon dioxide at low temperature. Metal oxides which convert $CO_2$ to CO or carbon were prepared using Ba-ferrite by solid and hydrothermal synthesis. TPR/TPO and TGA were used in this study. The results of TPR by H2 and TPO by $CO_2$ showed that Ba-ferrite powders synthesized by hydrothermal method were better than those by solid method. TGA showed contrary results that reduction of Ba-ferrite powders synthesized using solid method by $H_2$ was 21.96 wt%, oxidation by $CO_2$ was 21.24 wt% and 96.72 wt% of $CO_2$ decomposition efficiency showing excellent oxidation-reduction characteristics at $500^{\circ}C$.
본 연구에서는 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이 목적이다. 그러나 이산화탄소는 안정한 화합물로 쉽게 분해되지 않기 때문에 적합한 금속계 산화물(활성화제)이 필요하며, 가능한 낮은 온도에서 분해되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 바륨페라이트 분말을 사용하여 $CO_2$를 CO나 C로 전환하고자 하였다. 바륨페라이트는 산업계에서 사용되고 있는 고상법을 이용하여 제조된 분말과 수열합성을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 수소에 의한 환원곡선 면적과 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 수열합성을 이용해 제조된 바륨페라이트 분말이 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 TGA를 이용한 실험결과에서는 $500^{\circ}C$에서 고상법에 의해 제조된 시료가 수소에 의한 흡착환원이 21.96wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 21.24wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 이산화탄소의 분해 효율이 96.72wt%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.
