UCF 연구진, 온실가스를 에너지·소재로 재활용하는 신기술 개발

센트럴 플로리다 대학교 연구진 두 명이 유해한 온실가스인 메탄으로부터 에너지와 물질을 생산하는 새로운 방법을 개발했습니다.

미국 환경보호국(US Environmental Protection Agency)에 따르면, 메탄이 지구 대기에 미치는 영향은 100년 동안 또 다른 주요 온실가스인 이산화탄소보다 28배 더 큽니다.

이는 메탄이 이산화탄소보다 대기 중 수명이 짧음에도 불구하고 방사선을 포획하는 데 더 효율적이기 때문입니다.

메탄 배출의 주요 원인으로는 에너지, 산업, 농업, 매립 등이 있습니다.

새로운 UCF 혁신을 통해 메탄을 녹색 에너지 생산에 사용하고 스마트 기기, 생명공학, 태양전지 등을 위한 고성능 소재를 만들 수 있습니다.

이 발명품은 지난 10년 동안 UCF에서 공동 연구를 해 온 나노기술자 Laurene Tetard와 촉매 전문가 Richard Blair가 만든 것입니다.

Tetard는 UCF 물리학과의 부교수이자 부학장이며 NanoScience Technology Center의 연구원이고 Blair는 UCF 플로리다 우주 연구소의 연구 교수입니다.

수소 생산을 위한 더 좋고 깨끗한 기술

첫 번째 발명은 탄소가스를 배출하지 않고 메탄 등 탄화수소로부터 수소를 생산하는 방법이다.

레이저, 램프 또는 태양광 소스와 같은 가시광선과 결함 가공된 붕소가 풍부한 광촉매를 사용함으로써 이 혁신은 가시광선을 이용한 포획 및 메탄과 같은 탄화수소의 전환을 위한 나노 규모 재료의 새로운 기능을 강조합니다. 결함 공학은 불규칙하게 구조화된 재료를 만드는 것을 말합니다.

UCF 발명은 기존 촉매에서 더 높은 온도에서 수행되는 반응에서 흔히 발생하는 고급 다환방향족 화합물, 이산화탄소 또는 일산화탄소와 같은 오염물질이 없는 수소를 생산합니다.

이 개발은 잠재적으로 에너지 생성에 사용되는 촉매의 비용을 낮추고, 가시광선 범위에서 더 많은 광촉매 변환을 허용하며, 촉매 작용을 위해 태양 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 해줍니다.

시장 응용 분야에는 태양열 발전소에서 가능한 대규모 수소 생산과 메탄의 포집 및 전환이 포함됩니다.

블레어 총리는 “그 발명은 사실 이중적인 것”이라고 말했다. “녹색 수소를 얻고 실제로 격리하지는 않지만 메탄을 제거합니다. 메탄을 배터리와 같은 용도로 사용할 수 있는 수소와 순수한 탄소로 처리하는 것입니다.”

그는 전통적인 수소 생산에서는 메탄과 물을 사용하여 고온을 사용하지만 수소 외에도 이 과정에서는 이산화탄소도 발생한다고 말합니다.

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

그는 UCF의 Exolith Lab에서 시스템을 대형 태양열 집광기에 배치하여 햇빛을 사용하여 메탄 가스에서 수소를 생성할 수 있었다고 언급했습니다.

이를 아는 그는 전력 공급원이 풍부하지 않은 국가에서도 필요한 것은 메탄과 햇빛뿐이므로 이 발명품을 사용할 수 있다고 말했습니다.

석유 및 천연가스 시스템 외에도 메탄은 매립지, 산업 및 농업 지역, 폐수 처리장에 존재합니다.

오염물질 없는 탄소 나노/미세구조체 성장

Tetard와 Blair가 개발한 이 기술은 크기가 제어된 탄소 나노규모 및 마이크로규모 구조를 생산하는 방법입니다. 빛과 결함 가공 광촉매를 사용하여 수많은 탄소원으로부터 패턴화되고 잘 정의된 나노규모 및 마이크로규모 구조를 만듭니다. 예로는 메탄, 에탄, 프로판, 프로펜 및 일산화탄소가 있습니다.

Tetard는 “폴리머 3D 프린터 대신 탄소 3D 프린터를 사용하는 것과 같습니다.”라고 말합니다. "이런 도구가 있다면 오늘날 불가능하지만 탄소 발판 디자인을 생각해 낼 수도 있을 것입니다."