제목  실리콘 나노 결정을 이용하여 햇빛과 이산화탄소로부터 연료 물질을 생산하는 새로운 방법 개발
기술동향  해외동향
작성자  뉴스 관리자 작성일  2016-10-26 조회  765
 

지속된 인간의 활동은 기후 변화와 지구 온난화를 가속하고 있으며 그 가운데 이산화탄소의 증가가 이들 현상의 주요한 원인으로 자리하고 있다. 캐나다 University of Toronto 의 연구진이 이러한 이산화탄소를 실리콘이라는 자연계에 풍부한 원소를 이용하여 탄소 중립적 사이클을 통해 연료로 전환하는 기술을 개발하였다. 실리콘은 모래에 존재하며, 우주에 일곱 번째로 많고, 지구의 지각에서 두 번째로 많이 발견되는 (28%) 원소이다. 실리콘은 독성이 낮고, 가격이 저렴하며, 특이한 전기적 광학적 특성으로 인해 햇빛을 전기로 바꾸는 반도체의 소재로도 사용된다.

이산화탄소를 에너지원으로 전환하자라는 생각은 새로운 것이 아니지만, 빛과 이산화탄소 그리고 물 또는 수소를 이용하여 에너지로 전환하는데 효과적인 물질을 찾는 것은 쉬운 일이 아니다. 이산화탄소의 화학적 안정성이 우수하기 때문이다. 이산화탄소를 연료 물질로 전환하는 화학적 방법은 높은 활성과 선택성이 높은 촉매를 요구한다. 또한 저렴하며, 독성이 없고, 사용이 용이해야 한다.

지난 8월 Nature Communications 2016, 7, 12553 (doi:10.1038/ncomms12553) 에 발표된 연구진의 논문에 따르면 그들이 개발한 실리콘 나노 결정이 이러한 요구 조건을 충족한다고 한다. 연구진은 평균 직경 3.5 나노미터 정도로 결정의 말단에 수소가 붙어 있는 실리콘 나노 결정 (hydride-terminated silicon nanocrystals 또는 nanostructured hydrides) 을 개발하였으며, 이 물질 (ncSi:H) 은 표면적이 넓고, 햇빛으로부터 근적외선과 가시광선 그리고 자외선을 모두 충분히 흡수할 만큼 흡광능 (optical absorption strength) 이 높고, SiH 의 높은 환원력이 있기 때문에, 효과적으로 그리고 이산화탄소에 선택적으로 반응할 수 있다. 그로 인해 기체 상태의 이산화탄소를 기체 상태의 일산화탄소로 손쉽게 전환할 수 있다.

나노 구조 수화물의 환원력을 이용하는 방법은 기존의 접근법과는 다른 전혀 새로운 개념이며, 햇빛과 이산화탄소로부터 직접 연료를 생산할 수 있기 때문에 상업적으로도 의미 있는 전략이다. 현재 활성을 높이거나 반응 규모를 크게 하여 파일롯 규모의 태양열 제련 시설 (solar refinery) 을 만드는 것을 목표로 추가 연구를 진행하고 있다고 연구진은 설명하였다.

관련연구자 : Wei Sun, Le He, Geoffrey A. Ozin 등

관련기관 : University of Toronto, Canada

과학기술분류 : 환경;화공;에너지/자원

본문키워드(한글) : 실리콘, 이산화탄소, 나노 결정, 환원력

본문키워드(영문) : Silicon, carbon dioxide, nanocrystals, reducing power

원문언어 : 영어

국가 : 캐나다

원문출판일 : 2016-08-25

출처: https://www.utoronto.ca/news/u-t-scientists-emissions-fuel

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