나노기술 및 정책 정보

• 목록

도시바(東芝)가 이산화탄소(CO2)를 연료 및 화학제품의 원료가 되는 일산화탄소로 전기 변환하는 CO2 자원화 기술 ‘Power to Chemicals’에 있어, 변환 전해 셀을 당사의 독자적인 기술로 적층(스택화)함으로써 단위 설치 면적당 처리량을 높여 우편 봉투 크기의 설치 면적에서 연간 최대 1.0t~CO2의 처리량을 달성함.

이는 상온 환경에서 가동되는 CO2 전해 스택에 있어 세계 최고의 처리 속도를 나타냄.

전해 셀을 스택화함으로써 처리 속도가 저하되는 문제가 있었지만, 연구진은 자체 기술을 통해 스택화에 의해 발생되는 속도 저하를 막는 데 성공함. 연구진은 전해 셀 내부에 열을 냉각하는 냉각 기구를 설치한 당사의 CO2 전해 스택 구조를 개발함. 전극 사이에 냉각 유로를 마련함으로써 열 발생을 억제하여 CO2 변환 반응의 정체를 방지함. 냉각 유로는 발열량에 맞추어 설계가 가능하므로 용도에 따라 셀의 대형화 및 적층화에 대응할 수 있음. 스택화에 의해 단위 설치 면적당 처리량도 증가하기 때문에 실용 레벨의 공간에서 CO2를 유가물로 변환하는 것이 가능함. 예를 들어, 1일 CO2 배출량이 200t인 청소 공장의 경우, 2000m2(농구장 5개 면적) 정도의 설치 면적으로 처리할 수 있다고 추정 됨. 셀을 더욱 적층하여 확장할 수 있음.

당사는 향후 CO2 전해 스택의 스케일 업(전해 셀 적층 수의 증가·대형화) 및 임베디드 시스템 검증을 진행함으로써, 재생 에너지를 활용하여 CO2를 자원화하는‘Power to Chemicals’를 2020년 후반까지 실용화하는 것을 목표로 하고 있음.

당사는 본 기술의 세부 사항을 제88회 전기화학회에서 발표함.