장원준 교수 연구팀, 수소 생산 핵심 공정용 촉매 기작 규명 성공
장원준 교수 연구팀, 수소 생산 핵심 공정용 촉매 기작 규명 성공
  • 월영소식
  • 승인 2023.02.17 16:04
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수성가스전이 반응용 Cu계 촉매의 주요 활성점 파악 및 구조 민감성 규명

  환경에너지공학과 장원준 교수 연구팀은 최근 연세대 노현석 교수 연구팀과의 공동연구로 ‘분산형 수소 연료전지 발전 시스템 보급 가속화’에 핵심적인 역할을 수행할 ‘수소 생산 공정용 촉매’의 반응 기본 원리를 규명하는데 성공했다.

  화석연료 사용으로 인한 에너지 관련 환경 문제의 심각성이 논의되고 있으며, 이 중 수소는 지속가능하고 청정한 에너지 중 하나로, 수소 생산 공정에서 발생하는 이산화탄소를 포집·활용·저장(CCUS, Carbon Capture, Utilization, and Storage)할 경우 에너지 및 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 강점을 가지고 있다.

  수성가스전이(WGS, Water-gas shift) 공정은 수소 생산 공정의 핵심 단위 공정으로, 수소 생산 수율을 증진시키기 위해서는 적용되는 촉매의 높은 활성 및 내구성이 요구되나 상용 Cu-ZnO-Al2O3 촉매는 열과 반응 조건에 민감해 쉽게 비활성화될 수 있다는 문제가 있다. 따라서, 상용 Cu-ZnO-Al2O3 촉매의 개선을 위해서 정확한 활성종 및 반응 기작 등의 핵심 영향 인자를 파악하는 것이 필요하다.

  장원준 교수 연구팀은 Cu 함량을 달리하여 촉매를 제조하고 반응 결과와 특성 분석 결과와의 상관관계 해석을 통해 해당 촉매의 주요 활성점이 Cu 1가와 0가이라는 것을 확인하고 각 Cu 종의 역할을 파악하였다. 특히, WGS 활성에 영향을 주는 주요 요인은 활성점의 수로 밝혀졌으며, WGS 반응에 대해서는 구조 비민감성 촉매임을 규명하는 데 성공했다. 

  이번 연구 결과는 지난해 12월 22일 환경공학 분야 최고 권위지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental(IF 24.319, JCR rank 상위 2%)’에 온라인으로 게재됐다.


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