KR101623235B1 - Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same - Google Patents

Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101623235B1
KR101623235B1 KR1020130053413A KR20130053413A KR101623235B1 KR 101623235 B1 KR101623235 B1 KR 101623235B1 KR 1020130053413 A KR1020130053413 A KR 1020130053413A KR 20130053413 A KR20130053413 A KR 20130053413A KR 101623235 B1 KR101623235 B1 KR 101623235B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
carrier
reformer
support
sol
Prior art date
Application number
KR1020130053413A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140133347A (en
Inventor
김현희
변영창
최재훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130053413A priority Critical patent/KR101623235B1/en
Publication of KR20140133347A publication Critical patent/KR20140133347A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101623235B1 publication Critical patent/KR101623235B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/835—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with germanium, tin or lead
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B01J35/27—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/40—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts characterised by the catalyst
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

본 발명은 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 금속 분말을 사용함으로써 촉매와 지지체 사이의 접촉력이 향상된 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition and a reformer using the same, and more particularly, to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition having improved contact force between a catalyst and a support by using a specific metal powder and a reformer using the same. .

Description

탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용한 개질기{Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same}[0001] The present invention relates to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition and a reformer using the same,

본 발명은 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 금속 분말을 사용함으로써 촉매와 지지체 사이의 접촉력이 향상된 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition and a reformer using the same, and more particularly, to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition having improved contact force between a catalyst and a support by using a specific metal powder and a reformer using the same. .

차세대 에너지원으로 주목 받고 있는 에너지인 수소는 산업용 소재, 연료, 운송 및 발전 시스템 등 다양한 분야에서 이용될 수 있는 화석 연료의 대체 에너지로서, 환경에 대한 관심이 증가되면서 더욱 주목 받고 있는 에너지원이다.Hydrogen, which is the next generation energy source, is an alternative energy source for fossil fuels that can be used in various fields such as industrial materials, fuel, transportation, and power generation systems.

이러한 수소는 천연가스 혹은 탄화수소의 개질 반응을 통해 대부분 생산된다. 상업적으로는 개질 촉매가 채워져 있는 긴 튜브(tube) 타입의 개질기를 이용하지만, 최근에는 열 전달이 좋고 전환율이 높은 플레이트(plate) 타입의 개질기에 대한 관심이 높아지고 있다.This hydrogen is mostly produced through the reforming reaction of natural gas or hydrocarbons. A commercially available tube type reformer filled with a reforming catalyst is used. Recently, however, there has been a growing interest in a plate type reformer having a good heat transfer and a high conversion rate.

이러한 플레이트 타입의 개질기는 탄화수소 개질 촉매가 코팅된 금속판을 이용하여 제작될 수 있는데, 촉매 활성의 안정성을 높이기 위해 금속판과 개질 촉매와의 부착력이 향상된 개질 촉매 페이스트(paste)를 개발하는 것이 중요하다.Such a plate type reformer can be manufactured using a metal plate coated with a hydrocarbon reforming catalyst. It is important to develop a reforming catalyst paste having improved adhesion between a metal plate and a reforming catalyst in order to enhance the stability of catalytic activity.

일반적으로 탄화수소 개질 촉매를 금속판에 코팅할 경우에는, 알루미나 졸과 같은 바인더(binder)를 이용하여 용액을 제조하게 된다. 구체적으로, 담체인 알루미나를 먼저 알루미나 졸에 첨가한 후 활성을 가진 촉매 전구체를 첨가하여 용액을 제조하거나, 담체인 알루미나를 활성 촉매와 먼저 제조한 후 알루미나 졸에 첨가하여 용액을 제조한 다음, 제조된 용액을 금속판에 코팅하여 코팅층을 형성하게 된다.Generally, when a hydrocarbon reforming catalyst is coated on a metal plate, a solution is prepared using a binder such as alumina sol. Specifically, a solution is prepared by first adding alumina as a carrier to alumina sol, adding a catalyst precursor having activity, or preparing alumina as a carrier first with alumina sol and adding it to alumina sol to prepare a solution, Is coated on a metal plate to form a coating layer.

하지만 알루미나 졸을 이용한 용액의 경우, 촉매와 금속판과의 부착성에 문제가 발생하거나, 장기간 운전한 경우 금속판에서 촉매층의 박리되는 현상이 발생하게 된다.
However, in the case of the solution using alumina sol, there is a problem in adhesion between the catalyst and the metal plate, or a phenomenon in which the catalyst layer is peeled off from the metal plate when operated for a long period of time.

1. 대한민국 특허 공개 제10-2008-0014340호1. Korean Patent Publication No. 10-2008-0014340

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 촉매와 지지체 사이의 부착력이 향상된 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a hydrocarbon reforming catalyst paste composition having improved adhesion between a catalyst and a support and a reformer using the same.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 촉매; 담체; 바인더; 및 금속 분말을 포함하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a catalyst comprising: a catalyst; carrier; bookbinder; And a metal powder.

본 발명에서 상기 금속 분말의 녹는점은 상기 촉매 또는 담체의 녹는점보다 낮을 수 있고, 구체적으로 상기 금속 분말의 녹는점은 1,500℃ 이하일 수 있다.In the present invention, the melting point of the metal powder may be lower than the melting point of the catalyst or the support, and specifically, the melting point of the metal powder may be 1,500 ° C or less.

본 발명에서 상기 금속 분말은 납, 니켈 및 주석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 금속 분말의 함량은 담체 중량에 대하여 1 내지 30 중량%일 수 있으며, 상기 금속 분말의 입자크기는 1 nm 내지 2 ㎛일 수 있다.In the present invention, the metal powder may be at least one selected from the group consisting of lead, nickel and tin, and the content of the metal powder may be 1 to 30% by weight based on the weight of the carrier, Lt; RTI ID = 0.0 > 2 < / RTI >

본 발명에서 상기 촉매는 로듐, 루테늄, 백금 및 팔라듐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 촉매의 함량은 담체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%일 수 있다.In the present invention, the catalyst may be at least one selected from the group consisting of rhodium, ruthenium, platinum and palladium, and the content of the catalyst may be 0.1 to 10 wt% based on the weight of the support.

본 발명에서 상기 담체는 알루미나, 실리카, 세리아, 지르코니아, 티타니아 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 담체의 함량은 바인더 중량에 대하여 10 내지 80 중량%일 수 있으며, 상기 담체의 입자크기는 1 nm 내지 10 ㎛일 수 있다.In the present invention, the support may be at least one member selected from the group consisting of alumina, silica, ceria, zirconia, titania and zeolite, and the content of the support may be 10 to 80% by weight based on the weight of the binder, The particle size may be between 1 nm and 10 [mu] m.

본 발명에서 상기 바인더는 알루미나 졸, 실리카 졸, 세리아 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸 및 제올라이트 졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the binder may be at least one selected from the group consisting of alumina sol, silica sol, ceria sol, zirconia sol, titania sol and zeolite sol.

또한, 본 발명은 지지체; 및 상기 지지체에 상술한 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물의 소성물을 포함하는 촉매 코팅층을 포함하는 개질기를 제공한다.The present invention also relates to a support comprising: a support; And a catalyst coating layer containing a sintered product of the above-mentioned hydrocarbon reforming catalyst paste composition on the support.

본 발명에서 상기 지지체의 재질은 금속일 수 있고, 상기 금속은 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 혼합물 또는 니켈과 크롬의 합금을 포함할 수 있으며, 상기 지지체의 형상은 플레이트일 수 있다.In the present invention, the material of the support may be a metal, and the metal may include nickel, chromium, a mixture of nickel and chrome, or an alloy of nickel and chromium, and the shape of the support may be a plate.

또한, 본 발명은 제12항에 따른 개질기; 및 상기 개질기에서 발생하는 수소를 연료로 하여 전기를 생산하는 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템을 제공한다.The present invention also relates to a reformer according to claim 12; And a fuel cell stack for generating electricity using hydrogen generated in the reformer as fuel.

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 상기 개질기에 연료를 공급하는 연료 공급원; 및 상기 연료전지 스택에 산소를 공급하는 산소 공급원을 추가로 포함할 수 있다.
A fuel cell system according to the present invention includes: a fuel supply source for supplying fuel to the reformer; And an oxygen source for supplying oxygen to the fuel cell stack.

본 발명에 따르면, 담체(알루미나 등)와 바인더(알루미나 졸 등)에 귀금속 촉매를 더하여 만들어진 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물에 납, 니켈, 주석과 같은 금속 분말을 첨가할 경우, 상기 금속 분말이 촉매와 담체에 비해 비교적 녹는점이 낮기 때문에, 탄화수소 개질 촉매와 지지체(금속판 등)와의 부착력을 향상시킬 수 있다. 또한 촉매의 안정성이 높아 시간 경과에 따라 활성을 일정하게 유지시키는데 도움이 된다.
According to the present invention, when a metal powder such as lead, nickel or tin is added to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition prepared by adding a noble metal catalyst to a carrier (such as alumina) and a binder (such as alumina sol) The adhesion strength between the hydrocarbon reforming catalyst and the support (metal plate or the like) can be improved. The stability of the catalyst is also high, which helps to keep the activity constant over time.

도 1은 스카치 테이프 시험(Scotch tape test)을 실시한 결과, Ni 분말 함량에 따른 촉매 무게 감소율을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the catalyst weight reduction rate according to the Ni powder content as a result of performing a Scotch tape test. FIG.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것으로, 특히 특정 금속 분말을 사용하여 촉매와 지지체 사이의 접촉력을 향상시킬 수 있는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물 및 이를 이용하여 만든 개질기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition and a reformer using the same, and more particularly, to a hydrocarbon reforming catalyst paste composition capable of improving the contact force between a catalyst and a support using a specific metal powder, .

본 발명에 따른 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물은 촉매; 담체; 바인더; 및 금속 분말을 포함하여 이루어질 수 있다.
The hydrocarbon reforming catalyst paste composition according to the present invention comprises a catalyst; carrier; bookbinder; And a metal powder.

금속 분말Metal powder

상기 금속 분말은 본 발명에 따른 조성물에서 활성 성분인 촉매 및 금속판과 같은 지지체 사이의 부착력을 향상시키는 부착 증진제 역할을 할 수 있다.The metal powder may serve as an adhesion promoter for enhancing the adhesion between a support such as a catalyst and a metal plate, which are active components, in the composition according to the present invention.

상기 금속 분말의 녹는점은 상기 촉매 및 담체의 녹는점보다 낮을 수 있고, 구체적으로 상기 금속 분말의 녹는점은 1,500℃ 이하일 수 있다. 상기 금속 분말 녹는점의 하한치는 예를 들어 200℃일 수 있다.The melting point of the metal powder may be lower than the melting point of the catalyst and the support. Specifically, the melting point of the metal powder may be 1,500 ° C or less. The lower limit of the melting point of the metal powder may be, for example, 200 ° C.

구체적으로 설명하면, 상기 촉매 중 로듐의 녹는점은 1,964℃, 루테늄의 녹는점은 2,334℃, 백금의 녹는점은 1,768℃, 팔라듐의 녹는점은 1,555℃이다. 상기 담체 중 알루미나의 녹는점은 2,050℃이다. 상기 금속 분말 중 납의 녹는점은 327℃, 니켈의 녹는점은 1,455℃, 주석의 녹는점 232℃이다.Specifically, in the catalyst, the melting point of rhodium is 1,964 ° C, the melting point of ruthenium is 2,334 ° C, the melting point of platinum is 1,768 ° C, and the melting point of palladium is 1,555 ° C. The melting point of alumina in the carrier is 2,050 ° C. The melting point of lead in the metal powder is 327 ° C, the melting point of nickel is 1,455 ° C, and the melting point of tin is 232 ° C.

이와 같이, 상기 금속 분말의 녹는점이 촉매 및 담체의 녹는점보다 낮아서, 촉매와 지지체 사이의 부착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 촉매 페이스트 코팅 후 소성 과정을 거치는데, 비교적 녹는점이 낮은 금속 분말로 인해 금속판과 촉매와의 결합력을 높여 부착력이 향상되는 결과를 가져올 수 있다. 특히, 금속 분말의 크기가 나노 사이즈로 작아지면 녹는점은 더 낮아질 수 있다. 따라서, 부착력 향상을 극대화하기 위해서는 나노 사이즈의 금속 분말을 사용하는 것이 좋다.Thus, the melting point of the metal powder is lower than the melting point of the catalyst and the support, so that the adhesion between the catalyst and the support can be improved. Specifically, after the catalyst paste is coated, the metal powder is sintered. As a result, the bonding force between the metal plate and the catalyst is increased due to the metal powder having a relatively low melting point. In particular, as the size of the metal powder is reduced to nanosize, the melting point can be lowered. Therefore, it is preferable to use nano-sized metal powder in order to maximize the adhesion enhancement.

상기 금속 분말은 금속 원소의 분말 형태로 투입하는 것이 바람직한데, 그 이유는 나노 사이즈의 균일한 분말의 크기 때문이다. 금속 전구체, 예를 들어 금속 산화물, 수산화물, 염화물, 질산염 또는 황산염 등의 형태로 투입할 경우, 나노 사이즈의 균일한 금속 입자 생성이 어렵기 때문에 문제가 있다.The metal powder is preferably added in the form of a powder of a metal element because of the uniform size of nano-sized powder. There is a problem because it is difficult to produce nano-sized uniform metal particles when the metal precursor is added in the form of a metal oxide, a hydroxide, a chloride, a nitrate or a sulfate.

상기 금속 분말로는 납(Pb), 니켈(Ni), 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서도 니켈이 바람직한데, 그 이유는 촉매층 지지체로 이용되는 금속판은 대부분 Cr과 Ni로 이루어져 있기 때문이며, 즉 지지체와 동종 금속성분인 Ni을 첨가할 경우 부착력이 더 향상될 수 있다. 또한, Ni은 개질 촉매로도 이용되는 물질로서, 개질 활성에도 영향을 끼칠 것으로 예상되기 때문에 바람직하다.The metal powder may be at least one selected from the group consisting of lead (Pb), nickel (Ni), and tin (Sn). Among them, nickel is preferable because the metal plate used as the catalyst layer support is mostly made of Cr and Ni, that is, when the support and the Ni of the same kind of metal are added, the adhesion force can be further improved. Ni is also preferable as a material which is also used as a reforming catalyst because it is expected that it will also affect the reforming activity.

상기 금속 분말의 함량은 담체 중량에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 중량%일 수 있다. 금속 분말의 함량이 너무 적으면, 금속판과 개질 촉매와의 부착력 향상에 도움이 되지 못하고, 또한 촉매 무게 감소가 심해질 수 있다. 반대로, 금속 분말의 함량이 너무 많을 경우, 촉매 페이스트 제조 시 분산성이 저하되어 코팅 시 균일한 촉매층을 형성하기 어렵다. 즉, 상기 범위에서 부착력 개선효과가 우수하며, 특히 10 내지 20 중량%의 범위에서는 촉매 무게 감소율을 현저하게 줄일 수 있다.The content of the metal powder may be 1 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight, more preferably 10 to 20% by weight based on the weight of the carrier. If the content of the metal powder is too small, the adhesion between the metal plate and the reforming catalyst may not be improved, and the weight reduction of the catalyst may be increased. On the contrary, when the content of the metal powder is too large, the dispersibility during the production of the catalyst paste is lowered, and it is difficult to form a uniform catalyst layer upon coating. That is, the effect of improving the adhesion in the above range is excellent, and the catalyst weight reduction rate can be remarkably reduced in the range of 10 to 20 wt%.

상기 금속 분말의 입자크기는 바람직하게는 1 nm 내지 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 1 ㎛, 가장 바람직하게는 1 내지 100 nm일 수 있다. 금속 분말은 촉매와 담체, 금속판 사이에 발생하는 포어(pore)에 존재하여 입자 사이의 결합력과 입자와 금속판 사이의 결합력을 증대시켜 부착력을 향상시키는 역할을 하는데, 금속 분말의 입자가 너무 크면 입자간 사이에 존재하기가 어려워 부착력 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 상술한 바와 같이, 나노 사이즈의 금속 분말을 사용하면 녹는점이 더 낮아지면서 부착력 개선효과를 극대화할 수 있다.
The particle size of the metal powder may preferably be 1 nm to 2 占 퐉, more preferably 1 to 1 占 퐉, and most preferably 1 to 100 nm. The metal powder exists in the pores generated between the catalyst and the carrier and the metal plate, thereby enhancing the bonding force between the particles and increasing the bonding force between the particles and the metal plate. If the particles of the metal powder are too large, It is difficult to expect adhesion improvement. Further, as described above, when the nano-sized metal powder is used, the melting point is further lowered, and the effect of improving the adhesion can be maximized.

촉매catalyst

상기 촉매는 탄화수소 개질 반응을 촉진하는 활성 성분으로서, 귀금속 등으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서도 촉매 활성이 우수한 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru)이 바람직하다.The catalyst is an active ingredient for promoting the hydrocarbon reforming reaction and may be made of a noble metal or the like and specifically includes at least one selected from the group consisting of rhodium (Rh), ruthenium (Ru), platinum (Pt) and palladium Can be used. Of these, rhodium (Rh) or ruthenium (Ru) excellent in catalytic activity is preferable.

상기 촉매의 함량은 담체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 7 중량%일 수 있다. 촉매의 함량이 너무 적으면 개질 활성이 저하되는 문제가 있고, 너무 많으면 촉매 활성에 비해 경제적인 문제가 더 크게 나타난다. 즉, 촉매의 함량이 많을수록 개질 활성은 증가되나, 본 발명에서 사용되는 개질 촉매 중 로듐 등은 귀금속(noble metal)으로 가격이 높은 단점을 가진다.The content of the catalyst may be 0.1 to 10% by weight, preferably 1 to 10% by weight, more preferably 3 to 7% by weight based on the weight of the carrier. When the content of the catalyst is too small, there is a problem that the reforming activity is lowered, and when it is too much, the economical problem is more significant than the catalyst activity. That is, as the content of the catalyst increases, the reforming activity increases. However, rhodium and the like among the reforming catalysts used in the present invention have a disadvantage in that the price of noble metal is high.

상기 촉매는 본 발명에 따른 조성물에 용액 형태로 첨가될 수 있다. 촉매 용액은 촉매 전구체 및 용매를 포함할 수 있다. 촉매 전구체는 귀금속의 염화물, 산화물 등일 수 있고, 용매로는 에탄올과 같은 알코올 및/또는 증류수와 같은 물일 수 있다.
The catalyst may be added in solution to the composition according to the invention. The catalyst solution may comprise a catalyst precursor and a solvent. The catalyst precursor may be a chloride, oxide, etc. of a noble metal, and the solvent may be water, such as alcohol and / or distilled water, such as ethanol.

담체carrier

상기 담체는 촉매 기능을 지닌 물질을 분산시켜서 안정하게 담아 유지하는 고체이다. 담체는 기계적, 열적, 화학적으로 안정하여야 하며, 촉매 기능 물질의 노출 표면적이 커지도록 고도로 분산시켜 담지하기 위해서 보통 다공성이나 면적이 큰 물질을 사용한다.The carrier is a solid that disperses and retains a substance having a catalytic function in a stable manner. The carrier should be stable mechanically, thermally and chemically. In order to carry the catalyst functionally dispersing material so that the exposed surface area of the catalyst functioning material becomes large, a material having a large porosity or a large area is usually used.

상기 담체로는 여러 가지 금속산화물이 사용될 수 있는데, 구체적으로 알루미나, 실리카, 세리아, 지르코니아, 티타니아 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이 중에서도 물리적으로 안정할 뿐만 아니라 가격 측면에서 유리한 알루미나가 바람직하며, 특히 순수하고 가장 안정된 형태인 알파 알루미나가 더욱 바람직하다.As the support, various metal oxides can be used, and specifically, at least one selected from the group consisting of alumina, silica, ceria, zirconia, titania and zeolite can be used. Of these, alumina which is not only physically stable but also advantageous in terms of price is preferable, and alpha alumina, which is particularly pure and most stable, is more preferable.

상기 담체의 함량은 바인더 중량에 대하여 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 중량%일 수 있다. 담체의 함량이 너무 적으면 개질 반응 시 촉매 활성의 안정성이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 담체의 함량이 너무 많으면, 개질 촉매의 페이스트 제조 시 분산성이 떨어져 코팅층이 균일하지 않고, 코팅층이 두껍게 형성되어 부착력이 떨어지는 문제가 있다.The content of the carrier may be 10 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight, more preferably 30 to 60% by weight based on the weight of the binder. When the content of the carrier is too small, there is a problem that the stability of the catalytic activity decreases during the reforming reaction. On the other hand, if the content of the carrier is too large, the dispersibility of the catalyst in the production of the paste of the reforming catalyst is decreased, and the coating layer is not uniform, and the coating layer is formed thick.

상기 담체의 입자크기는 1 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 nm 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 100 nm 일 수 있다. 담체는 촉매를 잘 분산시키기 위해 표면적이 넓어야 하는데, 담체의 크기가 작을수록 표면적이 넓다고 알려져 있으므로, 담체가 너무 크면 담체와 촉매가 결합할 수 있는 표면적이 적어 촉매 활성이 저하될 수 있는 문제가 있으며, 즉 활성 사이트(active site)가 줄어들 수 있다. 또한, 담체의 크기가 너무 작으면 기계적 물성이 나빠져 촉매의 안정성이 저하되는 문제가 발생한다.
The particle size of the carrier may be 1 nm to 10 mu m, preferably 1 nm to 1 mu m, more preferably 1 to 100 nm. Since the carrier has a large surface area in order to disperse the catalyst well, it is known that the smaller the size of the carrier, the larger the surface area. Thus, if the carrier is too large, there is a problem that the surface area of the carrier and the catalyst can be reduced, I.e., the active site, can be reduced. In addition, when the size of the support is too small, the mechanical properties are deteriorated and the stability of the catalyst is deteriorated.

바인더bookbinder

상기 바인더는 본 발명에 따른 조성물의 각 성분들을 분산시키면서 지지체 등에 결합시키는 역할을 한다.The binder serves to bind the components of the composition according to the present invention to a support or the like.

상기 바인더로는 알루미나 졸, 실리카 졸, 세리아 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸 및 제올라이트 졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미나 졸을 사용할 수 있다.As the binder, at least one member selected from the group consisting of alumina sol, silica sol, ceria sol, zirconia sol, titania sol and zeolite sol can be used, and alumina sol can be preferably used.

상기 알루미나 졸은 알루미늄 전구체를 알코올 용매에 넣어 교반시킨 용액에 아세틸 아세톤 등을 가한 뒤 다시 교반하고, 이 혼합 용액에 산을 주입하고 교반시켜 제조할 수 있다.The alumina sol may be prepared by adding acetylacetone or the like to a solution prepared by stirring an aluminum precursor in an alcohol solvent, stirring the mixture again, injecting an acid into the mixed solution and stirring the mixture.

상기 알루미늄 전구체로는 모든 알루미늄 알콕사이드가 사용될 수 있는데, 예를 들어 알루미늄 세컨더리-부톡사이드(Aluminum sec-Butoxide), 알루미늄 에톡사이드(Aluminum Ethoxide), 알루미늄 터셔리-부톡사이드(Aluminum tert-Butoxide), 알루미늄 이소프로폭사이드(Aluminum Isopropoxide), 알루미늄 트리-세컨더리-부톡사이드(Aluminum tri-sec-Butoxide) 및 알루미늄 트리-터셔리-부톡사이드(Aluminum tritert-Butoxide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 이소프로폭사이드를 사용할 수 있다.As the aluminum precursor, all aluminum alkoxides may be used. For example, aluminum secondary-butoxide, aluminum ethoxide, aluminum tert-butoxide, aluminum At least one member selected from the group consisting of aluminum isopropoxide, aluminum tri-sec-butoxide and aluminum tritate-butoxide may be used. And preferably aluminum isopropoxide can be used.

상기 용매로는 알코올 등을 사용할 수 있다. 알코올 용매로는 에탄올, 메탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올 및 2-부탄올 등 대표적으로 알려진 알코올류가 모두 사용될 수 있으며, 바람직하게는 에탄올을 사용할 수 있다.As the solvent, alcohol or the like can be used. As the alcohol solvent, it is possible to use all representative alcohols such as ethanol, methanol, propanol, isopropanol, 1-butanol and 2-butanol, preferably ethanol.

상기 알루미늄 전구체, 알코올 및 아세톤을 함유하는 혼합 용액에서, 알루미늄 전구체의 함량은 10 내지 30 중량%, 알코올의 함량은 60 내지 80 중량%, 아세톤의 함량은 1 내지 20 중량%일 수 있다.In the mixed solution containing the aluminum precursor, the alcohol and the acetone, the aluminum precursor content may be 10 to 30 wt%, the alcohol content may be 60 to 80 wt%, and the acetone content may be 1 to 20 wt%.

상기 산으로는 질산, 황산, 염산 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 질산을 사용할 수 있다. 산은 희석한 후 첨가할 수 있으며, 상기 산의 첨가량은 산이 첨가된 후의 최종 용액 전체 중량에 대하여 20 내지 60 중량%일 수 있다. 즉, 최종 용액은 상기 알루미늄 전구체, 알코올 및 아세톤을 함유하는 혼합 용액 40 내지 80 중량%, 산 20 내지 60 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
As the acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and the like can be used, and preferably nitric acid can be used. The acid may be added after dilution, and the amount of the acid added may be 20 to 60% by weight based on the total weight of the final solution after the acid is added. That is, the final solution may comprise 40 to 80% by weight of the mixed solution containing the aluminum precursor, alcohol and acetone, and 20 to 60% by weight of the acid.

개질기Reformer

또한, 본 발명은 지지체; 및 상기 지지체에 상술한 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물의 소성물을 포함하는 촉매 코팅층을 포함하는 개질기를 제공한다.The present invention also relates to a support comprising: a support; And a catalyst coating layer containing a sintered product of the above-mentioned hydrocarbon reforming catalyst paste composition on the support.

상기 지지체는 금속, 세라믹 등으로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 강도가 우수한 금속 지지체를 사용할 수 있다. 금속 지지체는 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 혼합물 또는 니켈과 크롬의 합금을 포함하여 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 니켈과 크롬을 함유하는 스테인리스 스틸(SUS)을 사용할 수 있는데, 스테인리스 스틸이 갖는 우수한 내식성과 더불어, 니켈과 크롬을 함유하여 촉매 페이스트와의 부착력을 개선할 수 있다.The support may be made of metal, ceramics or the like, and preferably a metal support having excellent strength can be used. The metal support may comprise nickel, chromium, a mixture of nickel and chromium, or an alloy of nickel and chromium. Preferably, stainless steel (SUS) containing nickel and chromium can be used. In addition to the excellent corrosion resistance of stainless steel, it can contain nickel and chromium and improve adhesion to the catalyst paste.

상기 지지체의 형상은 플레이트, 튜브 등일 수 있는데, 바람직하게는 열 전달이 좋고 전환율이 높은 플레이트(plate) 타입의 지지체를 사용할 수 있다.The support may be in the form of a plate, a tube or the like, preferably a plate-type support having good heat transfer and high conversion.

상기 지지체는 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 복수 개가 사용될 수 있으며, 복수 개의 지지체를 적층한 후 개질기 하우징(housing)에 고정시킬 수 있다. 하우징은 상부 하우징과 하부 하우징으로 분할 제작할 수 있다.
The support may be one or more, preferably two or more, and a plurality of supports may be stacked and fixed to a reformer housing. The housing can be divided into an upper housing and a lower housing.

연료전지 시스템Fuel cell system

또한, 본 발명은 제12항에 따른 개질기; 및 상기 개질기에서 발생하는 수소를 연료로 하여 전기를 생산하는 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템을 제공한다.The present invention also relates to a reformer according to claim 12; And a fuel cell stack for generating electricity using hydrogen generated in the reformer as fuel.

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 상기 개질기에 연료를 공급하는 연료 공급원; 및 상기 연료전지 스택에 산소를 공급하는 산소 공급원을 추가로 포함할 수 있다.A fuel cell system according to the present invention includes: a fuel supply source for supplying fuel to the reformer; And an oxygen source for supplying oxygen to the fuel cell stack.

본 발명에 따른 연료전지 시스템에 있어서, 전기를 생성하기 위한 연료라 함은 메탄, 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스와 같이 수소를 함유한 협의의 연료 이외에, 광의의 연료로서 물 및 산소가 더욱 포함된다. 그리고 본 시스템은 상기 연료에 함유된 수소와 반응하는 산소 연료로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유한 공기를 그대로 사용할 수도 있다.In the fuel cell system according to the present invention, the fuel for generating electricity further includes water and oxygen as a broad fuel, in addition to the narrow fuel containing hydrogen such as methane, methanol, ethanol or natural gas. The system may use pure oxygen gas stored in a separate storage means as oxygen fuel reacting with the hydrogen contained in the fuel, and air containing oxygen may be used as it is.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 기본적으로 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기; 상기 수소 가스와 산소의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 연료전지 스택; 상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원; 상기 스택과 개질기로 산소를 공급하는 산소 공급원을 포함하여 구성될 수 있다.The fuel cell system according to the present invention basically comprises a reformer for generating hydrogen gas from the fuel; A fuel cell stack for converting the chemical reaction energy of the hydrogen gas and oxygen into electrical energy to produce electricity; A fuel supply source for supplying fuel to the reformer; And an oxygen supply source for supplying oxygen to the stack and the reformer.

이러한 연료전지 시스템은 상기 개질기를 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스를 스택으로 공급하여 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 것으로, 알칼리형 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAFC), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올형 연료전지(CMFC), 용융 탄산염형 연료전지(MCFC) 또는 고체 산화물형 연료전지(SOFC) 방식을 채용할 수 있다.The fuel cell system generates hydrogen gas from the fuel through the reformer, supplies the hydrogen gas to the stack, and generates electrical energy through electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The alkaline fuel cell (AFC) (PAFC), a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), a direct methanol fuel cell (CMFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), or a solid oxide fuel cell (SOFC) .

상기 연료전지 스택(stack)은 애노드, 캐소드 및 전해질층을 포함하는 단위 셀(unit cell)이 다수 개로 적층된 것이다.The fuel cell stack is formed by stacking a plurality of unit cells including an anode, a cathode, and an electrolyte layer.

상기 연료 공급원은 기상 또는 액상의 연료를 저장하는 제1탱크; 물을 저장하는 제2탱크; 그리고 상기 제1 및 제2탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함할 수 있다. 그리고 산소 공급원은 소정 펌핑력을 이용하여 공기를 흡입하는 공기 펌프를 구비할 수 있다.Wherein the fuel supply source includes: a first tank for storing gas or liquid fuel; A second tank for storing water; And a fuel pump connected to the first and second tanks. The oxygen supply source may include an air pump that sucks air using a predetermined pumping force.

상기 개질기로부터 발생된 수소 가스를 스택으로 공급하고, 이와 동시에 공기 펌프를 가동시켜 공기를 스택으로 공급하면, 상기 수소 가스는 애노드 전극으로 공급되고, 공기는 캐소드 전극으로 공급된다.When the hydrogen gas generated from the reformer is supplied to the stack, and at the same time, the air pump is operated to supply air to the stack, the hydrogen gas is supplied to the anode electrode, and air is supplied to the cathode electrode.

따라서 애노드 전극에서는 산화 반응을 통해 수소 가스를 전자와 프로톤(수소이온)으로 분해한다. 그리고 프로톤이 전해질층을 통하여 캐소드 전극으로 이동하고, 전자는 전해질층을 통하여 이동되지 못하고 외부회로를 통해 이웃하는 캐소드 전극으로 이동하게 되는데, 이때 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 부수적으로 열과 물을 발생시킨다.
Therefore, the anode electrode decomposes the hydrogen gas into electrons and protons (hydrogen ions) through the oxidation reaction. Then, the protons move to the cathode electrode through the electrolyte layer, the electrons can not move through the electrolyte layer, and move to the neighboring cathode electrode through the external circuit. At this time, current is generated by the flow of electrons, .

[실시예 1][Example 1]

NiNi 입자를 포함한 탄화수소 개질 촉매 페이스트의 제조 Preparation of Hydrocarbon Reforming Catalyst Paste Containing Particles

먼저, 탄화수소 개질 촉매 페이스트의 바인더로 사용될 알루미나 졸을 제조하였다. 알루미늄 이소프로폭사이드를 에탄올에 넣고 1시간 동안 교반시킨 용액에 아세틸 아세톤을 가한 뒤 다시 1시간 동안 교반하였다. 이때 알루미늄 이소프로폭사이드, 에탄올 그리고 아세틸 아세톤은 각각 20 중량%, 70 중량% 그리고 10 중량%가 되도록 하였다. 상기 혼합 용액 60 중량%에 65% 희석된 질산 40 중량%를 천천히 주입하고 80℃에서 2시간 동안 교반시켜 알루미나 졸을 제조하였다.First, an alumina sol to be used as a binder of the hydrocarbon reforming catalyst paste was prepared. Aluminum isopropoxide was added to ethanol and the mixture was stirred for 1 hour. Then, acetylacetone was added to the solution, followed by stirring for another 1 hour. At this time, aluminum isopropoxide, ethanol and acetylacetone were 20 wt%, 70 wt% and 10 wt%, respectively. 40% by weight of 65% diluted nitric acid was slowly added to 60% by weight of the mixed solution and stirred at 80 DEG C for 2 hours to prepare an alumina sol.

만들어진 알루미나 졸에 알파 알루미나를 분산시켰다. 이때 사용된 알루미나는 수 nm의 입자 분포를 갖는 것을 사용하였고, 알루미나의 함량은 알루미나 졸의 35 중량%가 되도록 첨가하였다. 또한 탄화수소 개질 촉매에서 활성을 나타내는 촉매로서 Rh을 이용하였다. 에탄올과 증류수가 혼합된 용액에 염화 로듐 (Rhodium chloride)를 용해시켰다. 이때 Rh의 함량은 알루미나의 5 중량%가 되도록 첨가하였다.Alpha alumina was dispersed in the prepared alumina sol. The alumina used had a particle distribution of a few nm, and the alumina content was added so as to be 35 wt% of the alumina sol. Rh was used as a catalyst showing activity in the hydrocarbon reforming catalyst. Rhodium chloride was dissolved in a mixed solution of ethanol and distilled water. At this time, the content of Rh was added so as to be 5 wt% of alumina.

상기 용액에 촉매와 금속판과의 부착력을 높이기 위해, 입자분포가 수 nm인 Ni 분말을 알루미나 함량의 20 중량%로 혼합시켜 Ni이 첨가된 촉매 페이스트를 제조하였다.
In order to increase the adhesion between the catalyst and the metal plate, Ni powder having a particle distribution of several nm was mixed with 20 wt% of the alumina content to prepare a catalyst paste to which Ni was added.

[실시예 2][Example 2]

Ni 분말을 1 중량% 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 제조하였다.
A hydrocarbon-reforming catalyst paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 wt% of Ni powder was added.

[실시예 3][Example 3]

Ni 분말을 3 중량% 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 제조하였다.
A hydrocarbon reforming catalyst paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3 wt% of Ni powder was added.

[실시예 4][Example 4]

Ni 분말을 5 중량% 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 제조하였다.
A hydrocarbon-reforming catalyst paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 wt% Ni powder was added.

[실시예 5][Example 5]

Ni 분말을 10 중량% 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 제조하였다.
A hydrocarbon-reforming catalyst paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 wt% Ni powder was added.

[비교예 1][Comparative Example 1]

Ni 분말을 첨가하지 않은 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 제조하였다.
A hydrocarbon reforming catalyst paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that Ni powder was not added.

[실시예 6][Example 6]

탄화수소 개질 촉매 페이스트의 코팅 및 Coating of hydrocarbon reforming catalyst paste and 개질기의Reformer 제조 Produce

상기 실시예 1에서 만들어진 탄화수소 개질 촉매 페이스트를 잘 분산시킨 뒤, 니켈과 크롬을 함유하는 스테인리스 스틸 플레이트에 코팅한 후, 70℃ 오븐에서 건조한 다음, 500℃에서 3시간 동안 소성하여 촉매를 금속판에 코팅시켰다. 이와 같이 탄화수소 개질 촉매가 코팅된 금속판을 2 내지 3개 쌓은 뒤 상하부 하우징으로 고정하여 개질기를 제조하였다.
After the hydrocarbon reforming catalyst paste prepared in Example 1 was well dispersed, it was coated on a stainless steel plate containing nickel and chrome, dried in an oven at 70 ° C, and then calcined at 500 ° C for 3 hours to coat the catalyst on the metal plate . Two or three metal plates coated with the hydrocarbon reforming catalyst were stacked in this way, and then fixed with upper and lower housings to produce a reformer.

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교예 1에 따라 Ni 분말을 포함하지 않은 촉매 페이스트를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 개질기를 제조하였다.
A reformer was prepared in the same manner as in Example 6 except that a catalyst paste containing no Ni powder was used in accordance with Comparative Example 1.

[시험예][Test Example]

1. 스카치 테이프 시험1. Scotch tape test

도 1은 스카치 테이프 시험(Scotch tape test)을 실시한 결과, Ni 분말 함량에 따른 촉매 무게 감소율을 나타낸 그래프로서, 촉매 페이스트를 코팅 및 소성한 후에 시험한 것이다.FIG. 1 is a graph showing the weight reduction rate of the catalyst according to the content of Ni powder as a result of performing a Scotch tape test, which is a test after coating and firing of a catalyst paste.

도 1에서 확인할 수 있듯이, Ni 분말 함량이 증가된 촉매 페이스트를 사용할수록, 금속판과 촉매가 잘 부착되어 있었으며, 물리적인 힘을 가했을 때 촉매층이 벗겨지는 현상이 감소하였다.As can be seen from FIG. 1, the more the catalyst paste with increased Ni powder content was used, the more the metal plate and the catalyst were adhered to each other, and the phenomenon of peeling off the catalyst layer when physical force was applied was decreased.

구체적으로, Ni 분말이 포함되지 않은 촉매 페이스트의 경우(비교예 1) 약 48 중량%의 촉매 무게가 감소하였는데, Ni 분말의 함량이 증가함에 따라 무게감소가 감소하는 결과는 보였다. 특히, Ni 분말이 10 중량% 첨가된 촉매 페이스트의 경우(실시예 5) 급격하게 무게감소가 줄어들었으며, Ni 분말이 20 중량% 포함된 촉매 페이스트의 경우(실시예 1)의 경우 약 5 중량%의 무게감소를 나타내었다.
Specifically, in the case of the catalyst paste containing no Ni powder (Comparative Example 1), the weight of the catalyst of about 48 wt% was decreased, and the weight loss was decreased as the content of Ni powder was increased. Particularly, in the case of the catalyst paste in which the Ni powder was added in an amount of 10 wt% (Example 5), the weight reduction was abruptly decreased. In the case of the catalyst paste containing 20 wt% of the Ni powder (Example 1) .

2. 촉매 활성 테스트2. Catalytic activity test

실시예 6 및 비교예 2에서 만들어진 개질기에 메탄과 수증기를 흘려주어 800℃에서 촉매 활성 테스트를 진행하였다. 촉매의 활성은 메탄의 전환율을 측정하여 평가하였다. 결과는 표 1에 나타내었다.Methane and steam were fed to the reformer produced in Example 6 and Comparative Example 2, and the catalyst activity test was conducted at 800 ° C. The activity of the catalyst was evaluated by measuring the conversion of methane. The results are shown in Table 1.

전환율 변화
(%)Conversion rate change
(%) 촉매 무게 변화
(중량%)Catalyst weight change
(weight%) 5 중량% Rh/Al2O3 (비교예 2)5 wt% Rh / Al 2 O 3 (Comparative Example 2) 1010 55 5 중량% Rh/Al2O3 + Ni 분말 (실시예 6)5 wt% Rh / Al 2 O 3 + Ni powder (Example 6) 약 1About 1 약 0About 0

표 1에서 보는 바와 같이, 1시간의 촉매 활성 테스트 결과, Ni 분말을 첨가하지 않은 비교예 2의 경우 시간이 지남에 따라 메탄의 전환율이 점차 감소하는 경향을 보이는데 비해, Ni 분말을 첨가한 실시예 6의 경우 활성이 변하지 않고 일정하게 나타났다. 또한 1시간의 테스트 후 촉매의 중량을 측정한 결과, Ni 분말을 첨가하지 않은 비교예 2의 경우 약 5 중량%의 촉매 무게 감소가 발생한 것과 달리, Ni 분말을 첨가한 실시예 6의 경우에는 무게 변화가 발생하지 않았다.As shown in Table 1, the catalytic activity test for 1 hour showed that the conversion rate of methane gradually decreased over time in Comparative Example 2 in which Ni powder was not added, 6, the activity did not change but remained constant. In addition, as a result of measuring the weight of the catalyst after 1 hour of testing, it was found that, in Comparative Example 2 in which Ni powder was not added, the weight of the catalyst decreased by about 5 wt% No change occurred.

Claims (17)

촉매;
담체;
바인더; 및
상기 촉매 또는 담체의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖고, 납 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 분말을 포함하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
catalyst;
carrier;
bookbinder; And
And at least one metal powder selected from the group consisting of lead and nickel having a melting point lower than the melting point of the catalyst or the carrier and having a melting point lower than the melting point of the catalyst or the carrier.
제1항에 있어서,
상기 금속 분말의 녹는점은 200 내지 1,500℃인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the metal powder has a melting point of 200 to 1,500 ° C.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 분말의 함량은 담체 중량에 대하여 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the metal powder is 1 to 30% by weight based on the weight of the carrier.
제1항에 있어서,
상기 금속 분말의 입자크기는 1 nm 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the metal powder has a particle size of 1 nm to 2 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 촉매는 로듐, 루테늄, 백금 및 팔라듐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is at least one member selected from the group consisting of rhodium, ruthenium, platinum and palladium.
제1항에 있어서,
상기 촉매의 함량은 담체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the catalyst is 0.1 to 10% by weight based on the weight of the carrier.
제1항에 있어서,
상기 담체는 알루미나, 실리카, 세리아, 지르코니아, 티타니아 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carrier is at least one member selected from the group consisting of alumina, silica, ceria, zirconia, titania and zeolite.
제1항에 있어서,
상기 담체의 함량은 바인더 중량에 대하여 10 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the carrier is 10 to 80% by weight based on the weight of the binder.
제1항에 있어서,
상기 담체의 입자크기는 1 nm 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carrier has a particle size of 1 nm to 10 [mu] m.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 알루미나 졸, 실리카 졸, 세리아 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸 및 제올라이트 졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the binder is at least one selected from the group consisting of alumina sol, silica sol, ceria sol, zirconia sol, titania sol and zeolite sol.
지지체; 및
상기 지지체에 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 탄화수소 개질 촉매 페이스트 조성물의 소성물을 포함하는 촉매 코팅층을 포함하는 개질기.
A support; And
And a catalyst coating layer comprising a sintered product of the hydrocarbon reforming catalyst paste composition of any one of claims 1, 2, 4 to 11 on the support.
제12항에 있어서,
상기 지지체의 재질은 금속인 것을 특징으로 하는 개질기.
13. The method of claim 12,
Wherein the support is made of a metal.
제13항에 있어서,
상기 금속은 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 혼합물 또는 니켈과 크롬의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
14. The method of claim 13,
Wherein the metal comprises nickel, chromium, a mixture of nickel and chromium, or an alloy of nickel and chromium.
제12항에 있어서,
상기 지지체의 형상은 플레이트인 것을 특징으로 하는 개질기.
13. The method of claim 12,
Wherein the shape of the support is a plate.
제12항에 따른 개질기; 및
상기 개질기에서 발생하는 수소를 연료로 하여 전기를 생산하는 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템.
A reformer according to claim 12; And
And a fuel cell stack for generating electricity using hydrogen generated in the reformer as fuel.
제16항에 있어서,
상기 개질기에 연료를 공급하는 연료 공급원; 및
상기 연료전지 스택에 산소를 공급하는 산소 공급원을 추가로 포함하는 연료전지 시스템.17. The method of claim 16,
A fuel supply source for supplying fuel to the reformer; And
Wherein the fuel cell stack further comprises an oxygen source for supplying oxygen to the fuel cell stack.
KR1020130053413A 2013-05-10 2013-05-10 Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same KR101623235B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130053413A KR101623235B1 (en) 2013-05-10 2013-05-10 Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130053413A KR101623235B1 (en) 2013-05-10 2013-05-10 Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140133347A KR20140133347A (en) 2014-11-19
KR101623235B1 true KR101623235B1 (en) 2016-05-20

Family

ID=52454039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130053413A KR101623235B1 (en) 2013-05-10 2013-05-10 Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101623235B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4650858B2 (en) 2001-02-27 2011-03-16 哲 五十嵐 Method for producing plate-type catalyst and plate-type catalyst

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4650858B2 (en) 2001-02-27 2011-03-16 哲 五十嵐 Method for producing plate-type catalyst and plate-type catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140133347A (en) 2014-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102165010B1 (en) Catalyst layer
JP4901143B2 (en) Electrode catalyst, electrode for fuel electrode, fuel cell device, and method for producing electrode catalyst
US7579298B2 (en) Catalyst, electrode for fuel electrode in fuel cell, and fuel cell
Ercelik et al. Characterization and performance evaluation of PtRu/CTiO2 anode electrocatalyst for DMFC applications
Wang et al. Metal‐supported solid oxide electrolysis cell with significantly enhanced catalysis
KR20080009539A (en) Supported catalyst for fuel cell, method for preparing the same, electrode for fuel cell comprising the same, membrane electrode assembly comprising the electrode and fuel cell comprising the membrane electrode assembly
EP1537617A2 (en) Fuel cell electrode
JP5270885B2 (en) Fuel electrode for solid oxide electrochemical cell, method for producing the same, and solid oxide electrochemical cell
JP2006351405A (en) Sofc fuel electrode, and its manufacturing method
TWI474547B (en) Fuel cell and electrocatalyst
JP2011204416A (en) Fuel electrode material for solid oxide fuel battery, fuel electrode using the same, and cell for solid oxide fuel battery
KR20110001004A (en) Catalyst for fuel cell and low-humidified mea
JP2015506536A (en) Fuel cell
KR20100093957A (en) Fuel electrode material, process for preparing composite and solid oxide fuel cells using composite
CN100486008C (en) Method for manufacturing carbon-carrying platinum-ruthenium alloy electrode doped with rare earth elements of La series
CN102651477A (en) Nickel-based composite anode material of solid oxide fuel cell and application thereof
US20080241611A1 (en) MCFC anode for direct internal reforming of ethanol, manufacturing process thereof, and method for direct internal reforming in MCFC containing the anode
KR101623235B1 (en) Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same
KR100831014B1 (en) Reformer for fuel cell, and fuel cell system comprising the same
JP2006294601A (en) Electrocatalyst for fuel cell
KR101679710B1 (en) Hydrocarbon reforming catalyst paste composition and reformer using the same
JP5112711B2 (en) Method for producing electrode for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell
JP5217236B2 (en) Fuel cell catalyst containing RuTe2 and N element, fuel cell electrode material and fuel cell using the fuel cell catalyst
JP2009070733A (en) Manufacturing method of single-chamber fuel cell and modified manganese oxide
JP2009152084A (en) Alkaline fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4