메탄 + 햇빛 + 촉매 = 배출

센트럴플로리다대학교 연구진이 이산화탄소 배출 없이 수소를 만드는 방법을 발견했다고 밝혔다.

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수소 — 수소는 어디에서나 뉴스에 등장합니다. 배출가스 없는 자동차와 트럭, 친환경 철강, 재생 가능 연료, 기후 친화적인 비료에 전력을 공급하는 수소. 많은 사람들은 수소가 세계에서 화석 연료의 재앙을 제거하는 열쇠가 될 수 있다고 믿습니다. 하지만 어떻게 얻을 수 있나요?

비록 물과 화석 연료의 주요 구성 요소이지만 다른 원자와 너무 밀접하게 결합되어 있기 때문에 이러한 결합을 끊는 데는 많은 에너지가 필요합니다. 대부분의 경우 필요한 에너지는 화석 연료 연소에서 나오며, 이는 수소의 "배출 제로" 특성을 완전히 무너뜨립니다.

바이든 행정부는 인플레이션 감소법에 포함된 킬로그램당 3달러의 생산세 공제를 통해 수소를 홍보할 계획입니다. 환경론자들의 문제는 물에 전류를 흘려 녹색수소를 만드는 데 엄청난 전력이 필요하다는 점이다. 그들은 새로운 수소 전해조가 이용 가능한 재생 가능 에너지의 대부분을 먹어 치울 것이며, 이로 인해 전력회사가 차이를 메우기 위해 열 생산에 의존하게 될 것이라고 우려합니다.

미국이 공급량의 95% 이상을 얻는 방식인 메탄가스를 개질해 수소를 만드는 과정에서 막대한 탄소 배출이 발생한다. 하지만 이산화탄소 배출 없이 햇빛만 이용해 상온에서 메탄으로부터 수소를 만드는 방법이 있다면 어떨까요? 그것이 세상이 더 알고 싶어하는 것입니까? 아, 이런!

센트럴 플로리다 대학의 교수인 리차드 블레어(Richard Blair)와 로렌 테타드(Laurene Tetard) 연구원은 햇빛만을 사용하여 상온에서 메탄을 수소와 탄소로 전환시킬 수 있는 공정을 개발했다고 말했습니다. 과학 프로젝트에서 종종 발생하는 것처럼, 이 발견은 대체로 우연이었습니다. (스티키 노트에 사용된 접착제는 고강도 비행기 접착제를 검색한 결과였습니다.)

팀이 가시광선을 사용하여 결함 가공 질화붕소로부터 탄소를 만들기 위해 개발한 기술은 예상치 못한 성과를 거두었습니다. 블레어 총리는 촉매 표면을 분석하기 위해 촉매를 작은 용기에 넣고 프로펜과 같은 탄화수소 가스로 가압한 다음 레이저 광에 노출시킨다고 말했습니다.

“매번 실망스러운 두 가지 일을 했습니다.”라고 그는 말합니다. “촉매 자체가 빛을 발산해 필요한 데이터를 모호하게 만들었고, 학생은 계속 '타고 있다'고 말했고 저는 그것이 불가능하다고 말하고 싶습니다. 촉매에는 탄소가 없습니다.”

Tetard는 "산소도 없었습니다. "라고 덧붙였습니다. 그들은 당황했습니다. "그 불타는 지점을 연구하려면 더 커야 했습니다." 더 큰 샘플을 생산한 후에는 전자현미경 아래에 두었습니다. “일부 선이 보이기 시작했지만 느슨하고 지저분한 가루이므로 주문해서는 안됩니다. 하지만 좀 더 확대해 보니 일부 탄소와 그 위에 결함 가공 질화붕소 분말이 달라붙어 있는 많은 탄소가 보였습니다.”

문제로 여겨졌던 것은 실제로는 뜻밖의 일이었습니다. 이 발견으로 온실가스나 오염물질을 배출하지 않고 저온에서 수소를 생산하고 부산물로 탄소를 생산할 수 있었기 때문입니다. 마지막 부분이 이 발견이 왜 중요한지에 대한 핵심입니다.

의도하지 않은 결과의 법칙, 녹색 수소 에디션은 러시아가 우크라이나에 대해 잘못 시작한 전쟁에서 전면적으로 드러납니다(이미지 제공: US DOE).

Tetard와 Blair가 개발한 기술은 크기가 제어된 탄소 나노 규모 및 마이크로 규모의 구조물을 생산하는 방법입니다. 이는 빛과 결함 가공 광촉매를 사용하여 수많은 탄소원으로부터 패턴화되고 잘 정의된 나노 규모 및 마이크로 규모 구조를 만듭니다. 예로는 메탄, 에탄, 프로판, 프로펜, 일산화탄소 등이 있습니다.

블레어 총리는 “우리 공정은 온실가스인 메탄을 가져와 온실가스가 아닌 가치 있는 제품인 수소와 탄소로 전환한다”고 말했다. "그리고 우리는 사이클에서 메탄을 제거했습니다."