나노기술 및 정책 정보

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오사카대학(大阪大学) 대학원 공학연구과 연구그룹이 독자적으로 개발한 촉매를 이용하여 저렴한 포름산 (HCOOH)와 중수(D2O)를 원료로 고가의 중수소(D2 및 HD)를 선택으로 제조하는 데 성공함. 포름산(HCOOH)은 저렴하고 안전한 액체로, 수소 저장 밀도가 높기 때문에 차세대 에너지 캐리어로서 최근 주목 받고 있음. 연구그룹은 염기성 실리카에 PdAg(팔라듐 –은) 합금 나노 입자를 담지한 촉매가 포름산을 분해하여 수소를 제조하는 우수한 금속 촉매가 되는 것을 세계 최초로 보고 한 바 있으며, 이번 연구에서는 촉매를 중수 (D2O)에서의 포름산 분해에 사용했을 때 고가의 중수소가 고효율로 생산되는 것을 발견함. 또한 표면의 염기성을 바꾸는 것만으로 중수소를 선택적으로 나누어 제조하는 데 성공했으며, 선택성은 각각 최대 87%(D2) 및 80%(HD)에 달했음. 개발된 촉매는 제조가 매우 간편하며, 안정성이 높고 분리·회수가 쉬운 고체 촉매로, 염기성을 제어함으로써 원하는 중수소를 임의로 얻는 등 실용화에 필수적인 기반 요소를 갖추고 있음. 향후 세계적 수요 확대가 예상되는 중수소를 저비용으로 제조하는 제조법으로 기대됨. 또한 이번에 발견된 촉매 반응은 특정 조건에서 양자 터널 효과에 의해 주도되고 있음을 속도론적 분석 및 이론 계산을 이용하여 증명했기 때문에 학술적인 의의도 매우 높음.

본 연구 성과는 Nature Communications에 공개됨.