The hydrogen feeding system is essential to operate fuel cells. The methanol reforming system to supply hydrogen for polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) was presented in this paper. Fuel processing system for PEMFC must supply hydrogen-rich gases with very low level of CO concentration. Methanol is considered to be a proper fuel for PEMFC because of its high reforming activity and low CO selectivity at low temperature. At present Cu-based catalysts are widely used for methanol reforming. But they are pyrophoric and thermally unstable. Precious metals dispersed on cerium oxides were tested for methanol reforming to resolve the problems. Among tested precious metal catalysts, Pt/cerium oxides showed the highest activity and hydrogen yield. However, the conversion of steam reforming on Pt/cerium oxides was less than 90% at 400℃. Addition of $0_2$ rapidly promoted the conversion of methanol and reduced the concentration of CO. Increasing the amount of Pt on cerium oxides enhanced the activity at lower temperature and decreased the concentration of CO. Monolithic structures of the catalysts showed very high conversion at space velocities of up to 60,000/h. A water gas shift (WGS) reactor and a preferential oxidation (PROX) reactor followed by the methanol reformer were built and the system produced CO level below 3ppm.
현재 메탄올 개질용으로 Cu 계열의 촉매를 사용하고 있지만, pyrophoric한 특성과 고온에서 발생하는 열화현상으로 인해 실제 휴대용 PEMFC system에서 사용하기에는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 귀금속인 platinum을 gadolinium doped ceria(CGO)에 담지한 Pt/CGO를 메탄올 개질 촉매로 선정하였으며, 다양한 실험을 통하여 안정성을 확인하였다. 선정된 촉매를 이용해 물과 산소를 함께 공급해 주는 autothermal reforming을 중심으로 개질 특성을 살펴 보았다. Pt/CGO 촉매는 WGS 반응과 일산화탄소의 선택적 산화 반응을 통해 일산화탄소 농도를 감소시키며, CGO에 담지된 Pt양을 증가시킴에 따라 일산화탄소의 농도를 감소시키고 개질 반응을 보다 낮은 온도에서 활성화 시키는 것을 확인 하였다. 주어진 촉매층 부피에서 보다 높은 수소 생산량을 얻기 위하여 monolithic honeycomb을 이용한 마이크로채널 촉매층으로 GHSV 60000/h까지 안정된 메탄올 개질 결과를 얻었다. 메탄올 개질기에서 나온 가스에서 일산화탄소를 제거하기 위하여 WGS와 PROX 반응을 이용하였으며 최종적으로 3ppm의 일산화탄소 농도를 가진다. 이는 PEMFC에 사용하기에 무리가 없는 일산화탄소 농도이다.
