#전기화학 합성

에너지연, 팔라듐 막 적용한 전기화학 암모니아 합성 기술 개발

한국에너지기술연구원 청정연료연구실 김재형 박사 연구팀은 서울대 황윤정 교수 연구팀과 공동으로 팔라듐 막이 물속에서 수소 이온만 선택적으로 투과시키는 특성을 규명하고 이를 전기화학적 암모니아 합성 공정에 적용했다. 기존 고분자 이온 교환막은 수소 이온 이동 시 물 분자가 함께 넘어가는 크로스오버 현상을 피할 수 없어, 물 대신 수소 가스를 직접 주입하는 방식이 사용돼 왔다. 연구진은 전기장이 가해지면 수소 이온이 팔라듐 막 표면에서 수소 원자로 전환돼 금속 내부를 통과한 뒤 반대편에서 다시 수소 이온으로 방출되는 메커니즘을 확인했다. 이를 리튬 매개 질소 환원 반응 시스템에 적용해 물 크로스오버 없이 51%의 암모니아 합성 패러데이 효율을 달성했고, 연속 12시간 동안 50% 수준의 효율을 유지했다. 국가과학기술연구회 글로벌 TOP 전략연구단 지원사업으로 수행된 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 6월호에 게재됐다.

9월 17일

수소·연료전지헬로디디

에너지연, 팔라듐 분리막으로 물 기반 전기화학 암모니아 합성

한국에너지기술연구원 김재형 청정연료연구실 선임연구원 연구팀은 서울대 황윤정 교수 연구팀과 함께 팔라듐 막으로 수소 이온만 선택적으로 전달하는 원리를 규명했다고 15일 밝혔다. 기존 고분자 분리막은 이온과 함께 물이나 다른 분자까지 이동하는 크로스오버 현상이 있었고, 이를 줄이면 이온 이동 속도가 떨어지는 한계가 있었다. 연구팀은 수소를 흡수하는 팔라듐 막을 적용해 물은 차단하고 물에서 만든 수소 이온만 질소와 반응시키는 전기화학적 암모니아 합성을 구현했다. 실험에서 암모니아 합성 패러데이 효율 51%를 기록했고, 물의 크로스오버 없이 12시간 동안 약 50%의 패러데이 효율을 유지했다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 6월호에 게재됐다.

9월 15일