CO2 전환 가속화: 연료 합성의 비밀을 밝히는 10가지 실험, 연구 10배 속도 향상

SeoulEmpa의 연구원들은 자동화 시스템을 개발하여 CO₂ 전기분해 실험을 열 배 빠르게 수행할 수 있게 되었습니다. 이 새로운 시스템 덕분에 촉매, 전극 및 반응 조건을 훨씬 더 신속하게 연구할 수 있습니다.

과학자들은 이 과정을 위해 반응기라는 작은 장치를 사용합니다. 그들의 설비에는 열 개의 반응기가 포함되어 있습니다. 각 반응기는 다양한 가스 및 액체 출구와 기구에 연결되어 있습니다. 이 부품들은 다음을 측정합니다:

<ul>

<li>압력</li>
<li>온도</li>
<li>가스 흐름</li>
<li>액체 및 기체 상태의 반응 생성물</li>
</ul>

Empa와 폴 쉐러 연구소(PSI)의 연구진이 최초로 CO₂ 전해 시스템을 개발했습니다. 이 연구는 SynFuels 프로젝트의 일환으로, 팀은 그들의 설계와 소프트웨어를 과학 저널 Nature Catalysis에 공유했습니다. 그들의 목표는 CO₂를 합성 연료로 변환하는 효과적인 방법을 신속히 발견하는 것입니다.

일반적인 내연기관에서는 연료가 연소하여 물, 이산화탄소, 에너지로 변환됩니다. 이론적으로는 재생 에너지를 사용하여 이 과정을 역으로 수행하여 이산화탄소를 다시 합성 연료로 바꿀 수 있습니다. 그러나 이 과정에서는 단순히 원하는 연료만이 아니라 20가지가 넘는 다양한 물질들이 생성되는 복잡한 반응이 수반됩니다. 이로 인해 적절한 촉매와 조건을 찾기가 어렵습니다.

새로운 시스템은 많은 고품질 데이터를 생성함으로써 이 문제를 해결합니다. 데이터는 자동으로 정확한 타이밍에 수집됩니다. 연구진은 시장에 적합한 도구가 부족하다는 문제에 직면했었습니다. Agilent Technologies와 협력하여 세계 최초의 온라인 액체 크로마토그래피 장치를 개발했습니다. 이 기계는 CO₂ 전기 분해 중 액체 반응 생성물을 실시간으로 측정합니다.

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연구자들은 실험의 속도를 높여 많은 데이터를 생성했습니다. 이를 관리하기 위해 그들은 데이터 분석을 위한 무료 소프트웨어를 개발했습니다. 또한 다른 과학자들과 데이터를 공유하여 새로운 발견을 가속화할 계획입니다.

연구 결과가 발표된 후 데이터가 종종 보관만 되는 비효율적인 상황을 개선하기 위해 Empa, PSI, ETH Zurich가 참여한 공동 프로젝트 PREMISE가 시작되었습니다. 이 프로젝트는 연구 데이터를 저장하고 공유하기 위한 표준 방법을 마련하는 것을 목표로 하고 있습니다.

연구자들은 서로의 데이터를 통해 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 협력은 지속 가능한 화학을 목표로 하는 국가 경쟁력 연구 센터 (NCCR) 촉매의 핵심 요소이기도 합니다. 새로운 CO₂ 전기 분해 시스템은 이 중요한 국가 프로젝트에서 중요한 역할을 할 것입니다.

Empa 연구원들은 시스템을 개선할 계획입니다. 하드웨어와 소프트웨어 모두를 향상시킬 것입니다. 그들은 새로운 데이터와 지식을 다른 스위스 연구 기관과 공유할 것입니다. 이는 환경에 이로운 더 나은 합성 연료를 만드는 데 도움이 될 것입니다.

연구자들은 그들의 연구가 미래의 에너지 솔루션에 큰 영향을 미칠 것으로 생각하고 있습니다. 그들은 도구와 데이터를 공개적으로 공유하는 것이 계획의 중요한 부분이라고 믿고 있습니다. 또한, 다른 연구자들도 이에 동참하여 이 분야의 발전을 가속화하기를 바라고 있습니다.