2022년 9월 18일 이산화탄소는 대표적인 지구 온난화 가스이다. 국내연구진 KIST(한국과학기술연구원)이 이산화탄소를 일산화탄소로 전환해서 산업자원으로 쓰는 새로운 촉매 소재를 개발했다.
이산화탄소를 활용하기 위해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성이 제시되었다. 연구결과는 에너지환경 분야 국제학술지 ‘어드벤스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 최신호에 게재됐다.
1. 한국과학기술연구원KIST 청정에너지연구센터
산업계에 일산화탄소가 필요하다. 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하려면 촉매기술이 필요하다. 이산화탄소에 전기화학적 환원반응을 일으키면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 전환할 수 있다.
KIST 청정에너지연구센터의 오형석 연구원과 이웅희 연구원이 이산화탄소를 산업계 원료로 쓰는 일산화탄소로 전환할 때 필요한 황화니켈 촉매 물질을 개발했다.
2. 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 황화니켈 촉매 물질
이번에 개발된 촉매물질은 실제 시스템에 적용한 결과 기존의 니켈 단일원자 촉매보다 이산화탄소 전환 능력이 3배 이상이었다.
미국 등 기술선진국을 중심으로 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하려는 연구개발이 이뤄지고 있다. 일산화탄소는 화학, 금속, 전자산업에서 환원제로 주로 활용된다.
일산화탄소는 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 가장 경제적 가치가 높은 물질이다. 에너지 투입 대비 생산량이 많아서이다.
지금까지 이산화탄소의 일산화탄소 전화 연구는 금과 은 등 비싼 귀금속 촉매를 바탕으로 이뤄졌다. 그래서 상용화를 하려면 저렴한 촉매 소재가 필요했다.
니켈 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매 대안으로 개발된 적이 있었으나 이산화탄소 전환 성능이 낮았다. 이러한 가운데 KIST 연구진이 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고 실제 시스템에 적용해서 높은 성능을 확인했다.
단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환능력이 있다고 알려져 있다. 이외의 금속 상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었는데 이번에 이를 뒤집었다.
실시간 분석을 통해 확인된 결과는 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보였다.
https://www.mk.co.kr/news/it/10458541
KIST 연구진은 전력효율도 기존 니켈 단일원자 촉매보다 3배 이상 향상되어 70%인 것을 확인했다. 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시된 것이다. 오형석 책임 연구원은 향후 장시간 내구성 등 후속연고를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에 힘쓸 계획이다.
(출처 동아사이언스)
다양하고 중요한 산업분야에 이산화탄소가 쓰인다. 이산화탄소가 대기중에 많으면 온난화 효과를 일으킨다. 이 탄소가 산업현장에서는 꼭 필요한 역할이 있다. 탄소의 양면이다.
이산화탄소를 일산화탄소로 전환해 산업에 쓰이려면 반응촉매가 필요하다. 한국 KIST 연구진이 황화니켈 촉매를 개발하고 효과를 입증했다. 내구성 강화등 후속 연구를 통해 상용화 단계가 기다리고 있다.
