Abstract
The objective of this study is the development of carbon-recycle technology, that converts carbon dioxide captured from flue gas to carbon monoxide or carbon for reuse in industrial fields. It is difficult to decompose $CO_2$ because $CO_2$ is very stable molecule. And then metal oxide was used as an activation agent or catalyst for the decomposition of $CO_2$ at low temperature. Metal oxides, which converts $CO_2$ to CO or C, were prepared using Ni-ferrite by solid state method and hydrothermal synthesis in this study. TPR/TPO and TGA were used as an analysis method to analyze the decomposition characteristics of $CO_2$. As the results, the reduction area of $H_2$ was high value at 15 wt% of NiO and the decomposition area of $CO_2$ was superior capacity at 5 wt% of NiO. However, TGA data showed contrary results that reduction area of $H_2$ was 28.47wt% and oxidation area by $CO_2$ was 26.95wt% at 2.5 wt% of NiO, one of the Ni-ferrite powders synthesized using solid state method. $CO_2$ decomposition efficiency was 94.66% and it is excellent results in comparison with previous studies.
본 연구의 목적은 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이다. 이산화탄소는 화학적으로 안정한 분자로써 쉽게 분해되지 않기 때문에 낮은 온도에서 반응이 일어날 수 있는 적합한 금속계 산화물(활성화제)의 선택이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Ni-Fe 전이금속산화물을 사용하여 $CO_2$를 CO나 C로 전환하고자 하였다. 시료는 고상법과 수열합성을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 수소의 환원면적은 NiO의 함량이 15wt%일 때 높게 나타났고, $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적은 NiO의 함량이 5wt%일 때 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 TGA를 이용한 실험결과에서는 고상법에 의해 제조된 시료 중 NiO의 함량이 2.5wt%일 때 수소에 의한 흡착환원이 28.47wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량의 경우 26.95wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 이산화탄소의 분해효율이 94.66%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.
