| 중국과기대, 물 전기분해과정에서 저원가 고효율 산소 발생 촉매 개발 | ||
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 최근, 중국과기대 우위언(吳宇恩) 연구팀은 새 혁신공법으로 산소 발생 촉매를 개발하여 물 전기분해에 의한 수소 제조의 산업화 추진에 중요한 성과를 얻었다. 해당 연구성과는 "Nature Catalysis" 앞표지 문장으로 선정되었다. "궁극적 에너지"인 수소에너지 시장화에서의 핵심 부분은 고효율 저원가 수소 제조이다. 그 중에서 물 전기분해는 가장 유망한 수소 제조 방법이다. 그러나 물 전기분해 과정에 필요한 고효율 저원가 산소 발생 촉매 개발이 가장 큰 어려움으로 되고 있으며 "비백금 산소 환원 촉매 개발"과 함께 수소에너지 고효율 이용 분야의 2개 난제로 되었다. 이산화이리듐은 산소 발생과정에서 일반적으로 사용하는 상업용 촉매이다. 그러나 비싼 가격의 이리듐은 고에너지, 친환경, 저원가 수소 에너지 보급을 제한하고 있다. 루테늄은 매장량이 풍부하고 가격이 저렴하기에 산업에 이용될 경우 수소 제조 원가를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그러나 강산성, 강산화성 환경 조건에서 이산화루테늄은 고전위 작용에 의해 사산화루테늄으로 쉽게 산화되어 촉매 활성이 상실된다. 따라서 고활성 및 고안정성 루테늄 단원자 촉매 개발은 상기 문제점을 해결하는 가장 잠재적인 경로이다. 루테늄 기반 촉매의 산성 조건에서 산소 발생 안정성 구현은 세계적 어려움으로 되고 있다. 물 전기분해에 의한 고효율 저원가 수소제조를 구현하기 위해 연구팀은 항산화 능력 및 항용해 능력이 강한 백금 기반 합금을 담체로 하고 표면 결함 공학 기술을 이용한 단원자 포획 및 안정 방법을 통하여 루테늄 단원자 합금 촉매를 제조하였다. 해당 루테늄 단원자 합금 촉매는 상업용 루테늄 촉매에 비하여 과전위가 약 30% 감소되고 안정성이 약 10배 향상되었다. 해당 연구성과는 단원자 루테늄을 안정한 합금 담체에 삽입하여 고효율 촉매를 제조하였을 뿐만 아니라 금속/합금 담체를 이용하여 단원자 전자 구조를 제어하는 전략을 구현함으로써 기타 반응 시스템에도 응용될 전망이다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2019-04/16/content_419263.htm?div=-1 |
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