나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 다롄(大連, 대련) 화학물리 연구소 산하 "무기 막 및 촉매 신소재 연구 그룹"의 장펑(張鵬, 장붕) 연구원, 주쉐펑(朱雪峰, 주설봉) 연구원, 양워이선(楊維愼, 양유신) 연구원 연구팀은 최근 미국 사우스캐롤라이나 대학교(University of South Carolina, USA) Kevin Huang 연구팀과 공동 연구를 통해 이산화탄소 막 반응기(membranes reactors) 종합 검토 논문을 발표하였음.

지구상의 이산화탄소 농도는 해마다 증가하여 극단적인 기후 변화를 일으키고 재난 사고도 빈번히 발생하고 있기 때문에 석탄을 이용한 전력 생산과 공업 등 배출 원천에서 이산화탄소를 포집하는 과제는 시급히 해결해야 할 문제임.

이산화탄소 분리 막 반응기는 고온에서 이산화탄소 기체를 직접 포집할 수 있을 뿐만 아니라 현장에서 이산화탄소 기체를 가치가 높은 화학제품으로 전환시킬 수 있기 때문에 새로운 탄소 포집과 전환 기술에 속함.

연구팀은 이번 종합 검토 논문을 통해 관련 막 반응기 기술을 핵심으로 이산화탄소 분리 메커니즘과 모델 방정식에 대해 체계적으로 논의하였으며, 관련 제조 과정, 미시적 구조, 표면 특성 개선 등 핵심적인 기술이 분리성능에 끼치는 영향을 분석하였음. 이산화탄소 분리 막 반응기가 커플링 이산화탄소 포집와 전환 분야에서 보이는 장점과 현황을 분석하였으며, 이산화탄소 분리 막 반응기의 발전 전망 및 직면한 도전에 대해 전망하였음.

최근 연구팀은 최초로 초박(超薄) 2차원 금속-유기 프레임워크 분자체 막이라는 새로운 개념을 제시하고 H2/CO2 분리를 실현하였음.

동시에 연구팀은 금속-유기 프레임워크 분자체 나노 케이지(nanocage)에 대한 조절의 신전략을 제시하고 CO2/N2 분리를 실현하였으며, 산소 투과 막 반응기 속의 반응 커플링의 새로운 과정을 제시하였음.

본 연구 성과는 ‘Progress in Energy and Combustion Science’ ("The current status of high temperature electrochemistry-based CO2 transport membranes and reactors for direct CO2 capture and conversion") 지에 게재됨.