기존 대비 일산화탄소 '100배' 인공광합성 기술 개발
KIST- 베를린공과대, 은 촉매 전극·대면적 시스템 개발
KIST(한국과학기술연구원·원장 직무대행 윤석진)는 오형석, 이웅희 국가기반기술연구본부 청정에너지연구센터 박사팀이 나노 크기의 산호 형태를 지닌 은 촉매 전극 및 대면적 시스템을 통해 인공광합성 성능을 향상시켰다고 30일 밝혔다.
연구진에 따르면 기존 이산화탄소 전환 연구는 주로 액체상태에서 진행됐다. 하지만 액상에서는 전극을 물에 담근 형태로 성능을 측정해야해서 이산화탄소가 물에 잘 녹지 않아 투입 에너지 대비 충분한 효율을 얻지못했다.
연구팀은 액체상태가 아닌 기체상태에서 이산화탄소 전환 시스템용으로 나노크기의 산호형태 모양을 지닌 은 촉매 전극을 개발했다. 해당 촉매는 기존 은 촉매에 비해 반응에 필요한 에너지가 적으며, 기존 액상 시스템에 비해 100배 이상의 일산화탄소를 생성할 수 있었다. 또 이산화탄소환원 시스템의 전극을 실험실 규모를 벗어나 실용화될 수 있도록 대면적화(50 cm)에 성공했다.
다양한 실시간 분석으로 촉매도 개발했다. 연구팀은 실시간 X-선 흡수 분석법으로 염소이온을 통해 제조된 산호 형태의 은 나노 전극 촉매가 높은 표면적 및 다공성 구조로 인해 높은 물질 전달 능력을 보이는 것을 확인했다. 이는 높은 이산화탄소 전환 효율을 보임을 뜻한다.
오형석 박사는 "나노미터 크기의 산호 형태 은 촉매 전극의 개발을 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템의 전류 밀도 및 성능을 크게 향상시키고 추후 연구 방향을 제시했다"며 "본 연구를 통해 전기화학적 이산화탄소 전환 시스템 연구 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 베를린공과대학과 공동연구했으며, 연구내용은 Nano Energy 최신호에 게재됐다.