연료전지용 수소 생성을 위한 ＤＭＥ 수증기 개질 반응의혼성촉매, 이의 제조방법 및 상기 혼성촉매를 이용한 수소생산 방법(Hybrid Catalysts for DME Steam Reforming to Produce Hydrogen as Fuel Cell Feed, and Application to Producing Hydrogen and the Method Thereof)

Abstract

본 발명은 연료전지 수소공급용 디메틸에테르(DME, dimethyl ether) 수증기 개질 촉매 개발에 관한 것이다. 보다 상세하게는 다양한 구리계 촉매를 제조하여 이를 일정 무게 비율의 고체산 촉매와 혼합해서 혼성 촉매를 제조한 후, 혼성 촉매의 활성이 메탄올 합성용 상용촉매와 고체산 촉매와의 혼성촉매의 활성을 크게 개선시키는 데 있다.수증기를 이용한 DME 개질하는 반응은 DME를 메탄올로 분해시켜주는 가수분해 반응과 메탄올 수증기 개질 반응의 두 단계 반응경로를 가진다고 알려져 있다. DME의 가수분해 반응은 고체산 촉매상에서 잘 이루어지는 경향이 있으나 일반적으로 고온이 요구되고, 메탄올 개질반응의 촉매로서는 대표적으로 구리계 촉매가 이용된다. 또한 너무 높은 온도에서는 수성반응에 의한 일산화탄소 생성량이 많아지므로 두 번째 단계인 메탄올 개질반응에서 메탄올의 수소와 이산화탄소로 빠른 전환에 의해 DME 수증기 개질 반응의 평형을 이동시키고 일산화탄소 생성량을 감소시켜야 한다. 이를 위해서 DME 가수분해 반응을 가능하게 해주는 좋은 고체산 촉매와 저온 고효율의 메탄올 전환 촉매의 개발이 필수적이다. 이를 위하여 본 발명은 일정한 고체산 촉매와 다양한 구리계 촉매의 혼합시켜 혼성촉매를 제조하여 DME 수증기 개질 반응을 통한 수소 생산 능력을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, DME 합성, 메탄올 수증기 개질 반응 등의 다양한 분야의 응용 가능성을 제공한다.