| 초록 |
1.분석자 서문 암모니아는 비료 산업, 냉각제 등 산업적으로 널리 활용되는 가장 중요한 화합물 중 하나이다. 100년 전에 개발된 하버-보슈 합성법이 여전히 주를 이루고 있으나, 최근 전기화학적 합성 방법이 주목을 받고 있다. 전기화학적 합성법에서는 생성된 암모니아가 전극 표면에서 지속적으로 제거되기 때문에, 상평형에 기반한 하버-보슈 합성법의 전환율을 뛰어넘어 훨씬 높은 효율을 얻을 수 있다[1]. 특히 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 연료전지 분야와 유사한 면이 많이 때문에 이 분야에 강점이 있는 국내 연구자들이 관심을 가지고 지켜볼 만한 분야이다. 2. 목차 1. 서론 2. 실험적 연구 2.1. 고온 SSAS 2.2. 중온 SSAS 2.3. 저온 SSAS 3. 이론적 접근 및 유망한 촉매 시스템 예측 4. 논의 5. 분석자 결론 산업적으로 확실한 수요가 있는 분야라는 점에서 암모니아의 전기화학적 합성은 상용화의 기본 요건은 갖추고 있다고 볼 수 있다. 문제는 대량생산에 있어서 하버-보슈 공정과의 가격경쟁력으로, 이는 수소 정제 부분에서의 장점 등을 통해 향후 재고할 필요가 있을 것이다. 암모니아 생산을 위한 전기화학 셀은 기존의 고분자전해질 및 고체산화물 수전해전지/연료전지 그리고 이산화탄소 환원과 매우 유사하다. 즉, 연료전지/수전해전지 목적으로 개발된 다양한 양성자 전도성 전해질 막 및 산소 이온 전도성 전해질 막의 활용을 통해 새로운 결과를 얻는 것이 가능할 것으로 보인다. 또한 국내에서 연료전지 관련 연구와 암모니아 합성과 유사한 전기화학적 이산화탄소 환원 연구가 활발하게 이루어지고 있는 만큼 이로부터 암모니아의 합성 또한 한국이 선도적인 역할을 할 수 있는 기회가 될 것으로 기대된다. 저온 SSAS의 경우 촉매의 개발이 가장 중요한 연구개발 분야가 될 것이고, 중온/고온 SSAS의 경우 양성자 전해질 막의 개발 및 셀 조합, 혹은 새로운 반응 시스템의 개발이 주요 연구개발 대상이 될 것으로 보인다. References 1. V. Kyriakou, I. Garagounis, E. Vasileiou, A. Vourros, M. Stoukides, Catal. Today, 286 (2017) 2-13. 2. S. Giddey, S.P.S. Badwal, A. Kulkarni, Int. J. Hydrogen Energ., 38 (2013) 14576-14594. 3. I. Garagounis, V. Kyriakou, A. Skodra, E. Vasileiou, M. Stoukides, Front. Energy Res., 2 (2014) 1-10. 4. H. Iwahara, T. Esaka, H. Uchida, N. Tanaka, Solid State Ion., 3/4 (1981) 359-363. 5. I.A. Amar, C.T.G. Petit, L. Zhang, R. Lan, P.J. Skabara, S. Tao, Solid State Ion., 201 (2011) 94-100. 6. E. Skulason, T. Bligaard, S. Gudmundsdottir, F. Studt, J. Rossmeis, F. Abild-Pedersen, T. Vegge, H. Jonsson, J.K. Norskov, Phys. Chem. Chem. Phys., 14 (2012) 1235-1245. 7. C.J.H. Jacobsen, S. Dahl, B.S. Clausen, S. Bahn, A. Logadottir, J.K. Norskov, J. Am. Chem. Soc., 123 (2001) 8404-8405. ※ 이 자료의 분석은 한국원자력연구원의 전민구님께서 수고해주셨습니다. |
