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전해질 범람을 막아 전기화학적 CO₂ 전환 성능을 높이는 소수성 은촉매를 개발한 KIST 연구팀. 
연구기관,러시아 월드컵 아시아 최종예선 순위산업계가 협력해 탄소포집·활용·저장(CCUS) 상용화 걸림돌을 걷어냈다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)은 오형석·이웅희 청정에너지연구센터 박사팀이 황규원 KIST 반도체기술연구단 박사팀,러시아 월드컵 아시아 최종예선 순위노태근 LG화학 박사팀과 이산화탄소(CO₂) 포집 장치 '전해질 범람' 억제 유기물을 표면에 결합한 은 나노 촉매를 개발했다고 밝혔다.
CO₂ 전해 장치 환원 전극에서 전해질이 과도하게 흐르는 전해질 범람 현상은 CO₂가 전극 촉매층에 전달되는 것을 방해한다.CCUS 기술 상용화에 걸림돌이 된다.
은 촉매는 CO₂를 플라스틱 등 석유화학제품 원료인 일산화탄소(CO)로 전환하는 데 탁월한 성능을 보인다.연구팀은 전해질 범람 문제를 해결하고자 은 나노입자 표면에 지질 유기물을 결합해 물 분자와 쉽게 결합하지 않는 소수성을 지니면서 주변 반응 환경을 제어할 수 있는 새로운 은 촉매를 개발했다.
합성된 은 나노입자는 약 7나노미터(㎚) 크기 정이십면체 구조를 가지며 입자 표면에 소수성 지질 유기물이 균일하게 결합해 있다.기존 단위 면적당 1밀리그램(㎎) 촉매량보다 적은 0.3㎎으로도 높은 CO₂ 전환 활성을 보였다.
개발한 은 촉매는 균일한 소수성을 지녀 전극 표면에 물이 과도하게 축적되는 것을 방지해 전해질 범람을 억제한다.과전압 조건에서도 CO₂ 전환 성능을 유지하고 내구성을 높일 수 있다.실제 3.4V 전압 조건에서 기존 촉매는 약 81.5% CO 선택도와 12시간 성능 유지를 보였지만,러시아 월드컵 아시아 최종예선 순위새운 촉매는 약 95.5% 선택도와 50시간 이상 성능을 유지했다.
적은 촉매량으로 장기간 전기화학적 CO₂ 전환이 가능해 CCUS를 통한 CO 생산비용이 낮다.연구팀은 석유화학 공정 등 대규모 생산시설에 적용할 수 있도록 실증 시스템 적용 연구를 수행할 예정이다.
오형석 박사는 “LG화학과 함께한 이 연구성과는 향후 전기화학적 CO₂ 전환 기술 실증·상용화를 앞당길 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다.
