2024-09-09
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◎ 과학기술일보 뤄윈펑 기자, 시량휘 특파원, 류페이샹
기자는 9월 8일 하얼빈 공과대학(심천)에서 이과대학 허시시 교수와 조우자 부교수로 구성된 연구팀이 질산염 전기촉매 전환 분야에서 획기적인 결과를 달성했다는 사실을 알게 됐다.효율적인 전기촉매는 폐수에서 질산염을 활용하고 효율적으로 암모니아로 변환하도록 설계되어 폐수 처리 및 저탄소 에너지 생산에 대한 새로운 접근 방식을 제공합니다.관련 연구 결과가 최근 네이처 커뮤니케이션즈(nature communications)에 게재됐다.
암모니아를 생산하기 위한 전기촉매 질산염 환원(이하 nra)은 암모니아 에너지를 얻기 위한 저렴하고 지속 가능한 방법으로 간주됩니다. 이 방법은 산업 폐수에 있는 질산염을 청정 에너지 암모니아로 전환할 수 있습니다.
이번 연구에서 연구진은 저농도 질산염에서 암모니아를 생성하기 위해 질산염의 전기환원을 가속화하는 기울기 농도 구조 기반 설계 전략을 제안하고, 일반 산업폐수(2000ppm)에서 낮은 질산염에서 기울기 구조 nra 전기촉매를 테스트했다. 이 농도에서는 암모니아 생산 패러데이 효율이 93%를 초과하고 산업용 암모니아 전류 밀도는 평방 센티미터당 1.0암페어이며 안정적인 작업 시간은 720시간에 도달할 수 있습니다.
동시에 연구원들은 촉매의 nra 반응 메커니즘을 밝히기 위해 현장 분광학 특성화와 이론적 계산을 결합했습니다. 이러한 반응 메커니즘으로 조립된 막전극 장치는 높은 전류 밀도에서 100시간 이상 안정적으로 작동할 수 있다.nra 전기촉매는 산업적 잠재력을 갖고 있는 것으로 확인됐다.
