초록 ▼

- 본 연구과제는 광전기화학적인방법으로 이산화탄소 + 물 + 빛과 flow-through type 광전기화학 나노구조(TiO₂ 나노튜브, TiO₂ 메조스펀지)를 이용한 CO₂를 CH₄로 변환하는 시스템기술을 개발하고자함
- 광전기화학적 전환 공정 및 장치는 CCS 기술이 본격적으로 상용화될 것으로 예측되는 2020년 이전에 그 원천기술과 제품화기술을 확보하여 시장을 선점하고자함
- 이때 개발하고자하는 세부기술은 UV 또는 광에의한 촉매합성기술,

- 본 연구과제는 광전기화학적인방법으로 이산화탄소 + 물 + 빛과 flow-through type 광전기화학 나노구조(TiO₂ 나노튜브, TiO₂ 메조스펀지)를 이용한 CO₂를 CH₄로 변환하는 시스템기술을 개발하고자함
- 광전기화학적 전환 공정 및 장치는 CCS 기술이 본격적으로 상용화될 것으로 예측되는 2020년 이전에 그 원천기술과 제품화기술을 확보하여 시장을 선점하고자함
- 이때 개발하고자하는 세부기술은 UV 또는 광에의한 촉매합성기술, 나노구조제어기술/이산화탄소의 광전기화학적 전환 반응기 설계, 핵심소재 개발 그리고 전환효율 0.1%/cm²h 의 기술을 확보하는 것임
- 0.1%급 lab-scale CO₂ to fuel conversion system 기술개발
- TiO₂ 나노튜브/메조스펀지 광촉매 개발및 조촉매 NiO 제어기술 개발로 CO₂+H₂O변환 연료화 기술을 확보함

Abstract ▼

In this project, we proposed to develop the CO₂ to CH₄ conversion system by making use of nanostructured photocatalytic electrode. This research is aimed to obtain core-technology on CO₂ to CH₄ conversion for commercializing CCS (carbon capture & storage)

In this project, we proposed to develop the CO₂ to CH₄ conversion system by making use of nanostructured photocatalytic electrode. This research is aimed to obtain core-technology on CO₂ to CH₄ conversion for commercializing CCS (carbon capture & storage) technology. In this respect, it is crucial to develop the synthesis of photocaltalytic nano materials with their structural control, and to design the CO₂ to CH₄ conversion system with a goal of achieving 0.1% conversion efficiency.
The lab-scale CO₂ to fuel conversion system consists of two parts mainly mixer chamber abd reaction chamber. Mixer chamber is the one in which ingredient gases such as CO₂ and H₂O vapors are mixed together before being transferred to the reaction chamber. The gas flow rate is controlled using the control panel. The gaseous mixture then enters the reaction chamber wherein the photocatalytic electrode is placed under UV illumination. The photocatalytic electrode is made up of mesoporous TiO₂ (100 um thick) and nanotubular TiO₂ (90um thick). TiO₂ electrode was also modified by cocatalytic NiO to control its photocatalytic activity.
Future prospects for the CO₂ conversion remains very high as this clean technology is beneficial for environmental point of view. Also, to develop CO₂ to fuel conversion system will make big impact on our lifestyle.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 10
• C O N T E N T S ... 11
• 목 차 ... 12
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 가. 연구개발의 목적, 필요성 및 범위 ... 13
• 나. 현재 기술의 문제점 및 기술 개발의 필요성 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황 ... 18
• 제 3 장 연 구 개 발 수 행 내 용 및 결 과 ... 21
• 1. 이산화탄소 연료화기술의 종류 ... 22
• 가. 광-바이오매스-연료 전환 ... 22
• 나. 광-열화학적 전환 ... 22
• 다. 전기화학적 전환 ... 22
• 라. 광전기화학적 CO2 전환 ... 23
• 2. 광전기화학적 CO2 전환 ... 23
• 가. 광촉매 및 조촉매 선정 ... 23
• 나. 티타늄 양극산화 ... 24
• 다. 장치 제작 및 설치 ... 26
• 3. 나노튜브 및 메조 스폰지 구조 광촉매 & 조촉매 제조기술 ... 27
• 가. Ti의 음극산화구조 ... 29
• 나. Ti foil 의 음극산화구조 - TiO2 volume expansion ... 31
• 다. Ti foil 의 음극산화구조 - TiO2 lattice mismatching ... 32
• 라. Ti mesh의 음극산화구조 - Ti mesh morphology changes ... 34
• 마. 고온 Anodized meso-sponge 제작 및 분석 ... 35
• 바. Electro deposition of Ni co-catalyst ... 36
• 사. 단순한 방법으로 형성시킨 메조포러스한 TiO2 ... 37
• 4. BOP 구성 및 이산화탄소-메탄전환 효율 향상기술 ... 38
• 가. 광촉매를 이용한 CO2 광전환 시스템 ... 38
• 나. Quadruple Mass spectrometry(QMS)를 이용한 광전환 전-후 물질 분석 ... 40
• 다. 분석결과 ... 41
• 제 4 장 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 44
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 47
• 제 6 장 참고 문헌 ... 49
• 끝페이지 ... 50