미 라이스대: 광활성화 촉매를 통해 친환경적인 합성 가스 제작 성공 - 매우 안정적이고 선택성이 높은 상용화 시스템 개발 추진 -
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2020
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67-67(1쪽)
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합성 가스(Synthetic gas: Syn gas)는 암모니아 제조를 위한 하버-보쉬(Haber-Bosch) 공정을 포함한 여러 산업 공정을 위한 공급 원료로서 주로 일산화탄소, 이산화탄소 및 수소의 혼합물로 이뤄진다. 석탄, 천연 가스 및 기타 소스에서 합성 가스를 만드는 가스화 설비는 약 800 ℃에서 연료를 분리하기 위해 촉매를 사용한다. 기존 산업용 합성 가스 촉매는 활성 부위를 막고 촉매가 피독(poisoning)될 수 있는 탄소계 물질(carbonaceous material)의 성장을 초래하는 C-C 결합 형성 공정인 코킹에 취약하므로 덜 안정적이고, 견고하다.
최근 Rice University의 나오미 할라스(Naomi Halas) 그룹은 합성 가스를 만드는 친환경적인 방법을 고안했다. 빛을 이용하여 구리 안테나와 단일 루테늄 원자의 반응사이트로 만들어진 나노 입자 촉매를 활성화해, 연구팀은 약 200 ℃에서 합성 가스를 제조했다. 이 시스템은 99%의 선택도로 최대 50 h 동안 안정적인 것으로 나타났다. 할라스 박사는 “반응성 사이트가 격리되어 있어 다른 활성 사이트 바로 옆에 있지 않으므로 C-C 결합을 매우 쉽게 만들 수 없다.”고 했다. 또한 연구 그룹은 Syzygy Plasmonics에 이 기술을 라이센스하여 산업에 맞게 기술을 수정했다. 본 연구를 통해 합성 가스에 대한 친환경 경로를 제공하여 많은 산업 공정에서 탄소 배출과 에너지 사용을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.
연구 성과는 네이처 출판 그룹의 Nature Energy 온라인판에 게재되었다.
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