《과학연구부문에서 최첨단돌파전을 힘있게 벌려 경제발전과 국방력강화, 인민생활향상에 이바지하는 가치있는 연구성과들을 많이 내놓아야 합니다.》
금속재료를 촉매물질지지체로 쓰면 촉매의 형태를 판형, 그물형 등 여러가지로 쉽게 바꿀수 있고 벌둥지형과 같은 단일체촉매를 만들수 있으며 촉매의 열전도도가 높아져 균일한 반응온도를 보장할수 있는것을 비롯하여 유리한 점이 많다. 이와 관련하여 금속표면에 촉매물질을 입히는 방법에 대한 연구가 심화되고있다.
특히 금속재료를 지지체로 하는 팔라디움촉매는 대량방출되는 수소를 제때에 안전하게 제거하기 위한 설비들에서 핵심요소로 된다.
이러한 설비들에 쓰이는 촉매를 만들 때 원통형 또는 판형금속재료를 지지체로 하는데 지지체재료로는 불수강, 알루미니움과 같은 금속재료를 쓰고있다.
일반적으로 금속재료를 지지체로 하여 촉매를 제조할 때 촉매활성물질과 금속재료는 열불음곁수를 비롯하여 여러가지 물리화학적성질들에서 차이가 심하므로 촉매활성물질을 지지체에 견고하게 결합시키는것이 어려운 문제로 제기되고있다.
우리는 우리는 불수강판을 지지체로 하고 여기에 Pd/Al2O3분말촉매가 견고하게 부착된 새로운 형태의 Pd/Al2O3-불수강판형 촉매를 개발하였다.
판형촉매의 제조방법은 다음과 같다.
우선 두께 0.3mm의 불수강판을 세척하여 기름기와 기타 오염물들을 제거한 다음 공기중에서 400℃에서 3h동안 가열하는 방법으로 표면을 처리하였다.
한편 비표면적이 280m2인 γ-알루미나를 메타놀매질속에서 분쇄하고 건조하여 립도 1μm 이하의 γ-알루미나분말을 얻고 여기에 팔라디움을 입혀 분말상태의 Pd(OH)2/Al2O3형 촉매를 만들었다. 촉매중 팔라디움함량은 10wt%로 하였다.
얻어진 분말촉매를 질산산성의 물매질에서 강하게 교반하여 해교하여 촉매졸을 만든다.
해교단계에서 촉매분말과 용액의 량적비, 매질의 산도, 해교시간 등 해교조건이 촉매의 부착세기에 큰 영향을 준다.
얻어진 촉매졸을 불수강판의 량면에 바르고 수직으로 세워 흘러내린 부분을 제거한 다음 120℃에서 3h 건조, 500℃에서 3h 소성하고 수소분위기에서 3h 환원하였다.
알루미니움표면에 입혀진 촉매층의 부착세기는 시편을 물매질에서 주파수 40 kHz, 출력 100 w의 초음파로 10min동안 처리하는 방법으로 평가하여 촉매판에서 탈락현상의 유무를 판정하는 방법으로 결정한다.
판형촉매를 종전의 구상촉매와 비교하면 다음과 같은 우점이 있다.
첫째로, 수소제거속도가 동일한 경우 팔라디움소비량을 1/6로 줄일수 있으므로 촉매제조원가가 낮다.
둘째로, 촉매의 열전도곁수가 높아 수소산화반응과정에 발생하는 열이 지지체에 의하여 효과적으로 제거되게 함으로써 촉매의 이상과열현상을 극복할수 있다.
우리가 개발한 불수강지지체형 팔라디움판형촉매는 축전지충전과정에 발생하는 수소를 비롯하여 밀페된 공간에서 다량으로 발생하는 수소에 의한 폭발위험을 막는데 효과적으로 쓰일수 있다.
