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나노포움 구리 전극에 의한 CO2의 전기화학적 환원

전문가 제언: ○ CO2는 지구온난화에 영향을 미치는 대표적인 온실가스로 지정될 만큼 화학적으로 비교적 안정한 물질로 지구상에는 누적양이 계속 증가하고 있는 상황이다. 그러나 이 증가속도를 상쇄할 만한 사용처나 용도가 개발되지 않고 있다. CO2가 사용 가능할 만큼 활성을 가진 물질이 되기 위해서는 상응하는 에너지를 이용하여 에너지 준위가 높은 물질로 변환 시켜줘야 되기 때문이다. 이런 의미에서 전기분해 방식은 에너지를 효과적으로 사용할 수 있는 방법이기도 하다.

○ CO2를 이용하여 메탄을 제조하는 피셔-트롭시 같은 공정과는 달리 전기화학적 CO2의 환원 공정에서는 메탄의 수율이 매우 낮은 특성이 나타난다. 이 발명에서의 주 생산품은 개미산(formic acid)과 H2 및 CO이고 메탄은 겨우 감지되는 수준에 불과하다. 이는 에너지 전달 방식을 포함하는 메커니즘의 차이가 있어서이기도 하지만 촉매의 구조적인 특성도 영향을 미칠 수가 있다.

○ 이 발명의 주요 생산 제품인 HCOOH, H2 및 CO는 각기 화학 원료로서의 사용 용도가 많은 성분들이다. 이 제품 성분들은 분리 정제 과정을 거치면 부가가치가 높은 성분들로 변할 수 있으므로 높은 에너지 효율의 이점과 더불어 유력한 공정으로 자리 잡을 수 있을 것이다.

○ 이 발명의 청구항들에는 구리 나노포움의 제조과정에서부터 촉매성 구리 전극의 표면적 특성을 포함하여 구리 나노포움 전극과 두 칸으로 나누어진 셀의 형태, 멤브레인으로 나누어진 양극과 촉매성 구리전극의 음극 칸에 대하여 CO2의 주입 칸과 전위의 범위, 프로필렌의 생산, 전해액의 종류 및 농도 범위들을 망라하고 있다.

○ 전기화학적인 CO2의 환원 공정은 전기에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 이점으로 인해 사실상 오래전부터 많은 연구자들에 의하여 연구되어 온 공정이지만 이 발명은 구리 나노포움을 만들어 촉매 성능을 향상 시킬 수 있도록 한 미국 브라운 대학의 출원 특허로서 우리나라에서도 많은 관심을 가질 필요가 있을 것이다.

저자: BROWN UNIV？[US]
자료유형: 니즈특허정보