화학뉴스

Toshiba가 빛을 활용해 이산화탄소(CO2)에서 EG(Ethylene Glycol)를 생산하는 광전기화학 시스템을 개발했다.
Toshiba는 전기화학적으로 CO2를 EG로 환원시키는 분자촉매를 개발하고 있으며 광기전력소자로 실리콘(Silicone) 계열 태양전지를 사용해 에너지 변환효율 0.48%를 달성했다.
최근에는 2020년대 실용화를 목표로 연구 성과를 업그레이드시켜 범용성이 높은 공업원료를 고효율로 제조할 수 있는 기술을 정립하고 있다.
미국에서 발표한 자료에 따르면, 금속 표면에 이미다졸륨(Imidazolium) 유도체를 고밀도로 흡착시킨 물질을 분자촉매로 사용했으며 해당 유도체가 분자상에서 CO2 분자와 상호작용함으로써 그동안 실현이 어려웠던 반응을 이끌어내는데 성공했다.
분자촉매가 CO2의 반응을 촉진함과 동시에 2전자 환원반응보다 복잡한 다전자 환원반응의 반응장으로서 역할을 발휘한 것으로 파악된다.
또 분자촉매 흡착방법을 조정하고 CO2 환원기능을 향상시킨 전극을 이용했으며 촉매가 가장 효율적으로 작용할 수 있도록 광전기화학 시스템을 제어해 빛으로 EG를 생성할 수 있게 했다.
해당 시스템을 통해 얻은 EG는 PET(Polyethylene Terephthalate) 병이나 폴리에스터(Polyester) 섬유 및 수지의 원료로 사용할 수 있을 만큼 범용성이 높은 것으로 평가되고 있다.
대기 중 CO2 농도가 지속적으로 상승하고 있는 가운데 화석연료 고갈도 우려되고 있어 신재생에너지 활용이 강력하게 요구되고 있다.
이에 따라 화학기업들은 빛을 통해 CO2를 화학에너지로 변환시키는 광전기화학 셀(Cell) 기술 개발에 박차를 가하고 있으며 그동안 CO2를 일산화탄소나 포름산(Formic Acid) 등 2전자 환원물질로 변환하는 전기화학촉매기술이 개발됐다.
더욱 복잡한 환원반응을 요구하는 다전자 환원물질은 탄화수소로 직접 변환할 수 있는 구리 촉매의 연구가 추진되고 있으나 부생물질이 많은 것이 과제로 지적되고 있다. (K)