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출처 : 경향신문 from Science date 24 Dec. 2010
저자 : 강진구기자
일자 : 2010년 12월 24일
식물의 광합성 원리와 유사한 태양전지가 세계 최초로 개발됐다. 새 태양전지는 식물과 마찬가지로 태양, 물, 이산화탄소를 이용해 에너지원을 만든 뒤 산소를 배출한다.
영국의 BBC는 24일 미국과 스위스 과학자들이 식물의 광합성 원리를 모방한 새로운 개념의 태양전지를 개발하는 데 성공했다고 과학전문지 사이언스를 인용해 보도했다.
영국의 BBC는 24일 미국과 스위스 과학자들이 식물의 광합성 원리를 모방한 새로운 개념의 태양전지를 개발하는 데 성공했다고 과학전문지 사이언스를 인용해 보도했다.
원통형의 이 태양전지는 온도가 낮아지면 주변에서 산소를 흡착하는 성질을 가진 ‘세리아(산화금속)’를 안쪽면에 덧댄 구조로 이뤄졌다.
GGDpapa : 다공성을 갖는 세리아제조법
빛 투과율이 높은 석영판을 통해 태양광선이 통 안으로 들어오면 세리아가 태양에너지를 농축시킨다. 이어 이산화탄소와 물이 들어오면 온도가 낮아지면서 세리아가 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로부터 산소(O)를 뺏어와 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 발생시킨다. 이렇게 만들어진 수소는 단독으로 수소자동차 등의 연료로 사용되거나 일산화탄소와 화학반응을 일으켜 열효율이 높은 ‘합성가스(Syngas)’가 된다.
지금까지 수소연료전지를 만들 때 자연대기에서 순수한 성분의 수소를 얻기 어려워 주로 화석연료를 태워 수소를 얻는 반면 새로운 태양전지는 태양빛으로 물을 분해해 수소를 발생시킨다. 광합성을 할 때 엽록체에서 태양을 받아들인 뒤 미토콘드리아에서 물을 분해해 수소를 만드는 것과 유사한 과정을 거치는 셈이다.
연구팀을 이끈 캘리포니아공대의 소시나 하일레 교수는 “현재 개발된 시제품은 열손실이나 빛의 재반사율이 높아 태양에너지의 0.7~0.8%만을 붙잡아놓는 데 그쳤지만, 빛효율을 19%까지 끌어올리면 대규모 공장의 발전시설로도 사용할 수 있을 것”이라고 말했
다.
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세리아 : 산화세륨 -> 할로겐 화합물을 만들어 법랑등의 흰색을 내는 유탁제로 쓰인다.자체로는 연마제로 쓰인다.
Ce + O2 → CeO2
2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) [백색]
2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (s) [백색]
2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (s) [백색]
구입 :
신원무역상사
대경케미칼
수소+일산화탄소 화합물을 에틸렌글리콜로 일산화탄소를 걸러냄
Vaporization of water leads to low levels of CO:
Now, it is possible to produce low-CO-containing, H2-rich streams by simple,aqueous-phase reforming of oxygenates.
The schematic of ethylene glycol reforming on a Pt catalyst shows
the composition of a gas bubble in the aqueous-phase reactor.
Lowering the H2 and CO2 pressures, by increasing the water pressure, lowers the CO concentration in the product.
WGS= water–gas shift.
지난 10일 대전 대덕연구단지 한국화학연구원 GTL(Gas to liquid) 연구실. 그린화학연구단 소속 전기원 박사가 새끼손톱보다도 작은 0.5㎝ 크기의 작은 알갱이를 들어 보였다. 이 작은 알갱이가 촉매. 연구진은 이 촉매를 이용해 이산화탄소를 메탄올로 바꾸는 시스템을 개발했다.
이산화탄소로 메탄올을 만드는 과정은 이렇다. 먼저 CO₂에 물(H₂O)과 메탄(CH₄·천연가스의 주성분)을 섞어 촉매에 통과시키면 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 나온다. 이 일산화탄소와 수소를 다시 새로운 촉매에 넣어 합치면 메탄올(CH₃OH)이 된다.
언뜻 쉬워 보이지만 이 과정에서 기술적으로 넘어야 할 산이 있다. 이산화탄소의 변화 과정에서 탄소가루가 생기지 않도록 막아야 하는 것. 탄소가루는 기계장치의 배관을 막고 촉매를 부숴버린다. 사실 이산화탄소로 다른 물질을 만드는 연구는 1980년대 후반부터 각국에서 진행됐지만 이 탄소가루 문제를 해결하지 못해 최근까지 큰 진전이 없었다.
해법은 나노기술이었다. 세라믹 위에 니켈과 마그네슘 등으로 만든 촉매 물질을 덧씌우고, 이들을 10나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 크기로 잘게 부숴 균일하게 코팅했더니 탄소가루가 생기지 않는 촉매가 탄생한 것. 연구진은 구리와 아연 등을 사용해 일산화탄소와 수소를 메탄올로 바꿔주는 촉매도 개발했다. 전기원 박사는 "이제는 300t급 플랜트에 적합한 촉매를 만드는 연구를 진행 중"이라고 설명했다.
이산화탄소로 메탄올을 만드는 과정은 이렇다. 먼저 CO₂에 물(H₂O)과 메탄(CH₄·천연가스의 주성분)을 섞어 촉매에 통과시키면 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 나온다. 이 일산화탄소와 수소를 다시 새로운 촉매에 넣어 합치면 메탄올(CH₃OH)이 된다.
언뜻 쉬워 보이지만 이 과정에서 기술적으로 넘어야 할 산이 있다. 이산화탄소의 변화 과정에서 탄소가루가 생기지 않도록 막아야 하는 것. 탄소가루는 기계장치의 배관을 막고 촉매를 부숴버린다. 사실 이산화탄소로 다른 물질을 만드는 연구는 1980년대 후반부터 각국에서 진행됐지만 이 탄소가루 문제를 해결하지 못해 최근까지 큰 진전이 없었다.
해법은 나노기술이었다. 세라믹 위에 니켈과 마그네슘 등으로 만든 촉매 물질을 덧씌우고, 이들을 10나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 크기로 잘게 부숴 균일하게 코팅했더니 탄소가루가 생기지 않는 촉매가 탄생한 것. 연구진은 구리와 아연 등을 사용해 일산화탄소와 수소를 메탄올로 바꿔주는 촉매도 개발했다. 전기원 박사는 "이제는 300t급 플랜트에 적합한 촉매를 만드는 연구를 진행 중"이라고 설명했다.
GGDpapa:
빛+물+이산화탄소 ->(광합성 태양전지:석영판+세리아)->일산화탄소+수소->(구리+아연 촉매)->메탄올
낮에는 태양광발전기와 겸용하고 밤에는 생산된 메탄올연료로 GTG(Gas Turbine Generator)를 돌려
전기를 생산
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A9%94%ED%83%84%EC%98%AC
메탄올과 에탄올 [편집]
에탄올과 메탄올은 알코올이라는 같은 부류의 물질이며, 성질이 비슷하다. 단지, 메탄올이 에탄올에 비해 탄소와 수소를 적게 포함하고 있기 때문에 메탄올의 끓는점이 에탄올보다 낮다. 따라서, 물과 메탄올이 섞여 있는 혼합물의 분리도 분별 증류를 이용하면 된다. 메탄올은 약 64℃에서 그래프가 일정해지면서 메탄올이 먼저 나오며, 100℃에서 물이 끓어 나오게 된다. 반면, 물과 에탄올의 분리에서는 에탄올이 약 78℃ 정도에서 끓어 나오며, 물은 100℃에서 끓어 나온다. 메탄올의 연소 반응은 다음과 같다.
- 2CH3OH (g) + 3O2 (g) ⟶ 2CO2(g) + 4H2O (l)
또한 메탄올은 인체 내에 흡수 시, 간에서 폼알데하이드라는 물질로 변환되어 인체에 치명적인 반면, 에탄올은 인체 내에 흡수되어 아세트알데하이드라는 독성이 상대적으로 적은 물질로 변화하여 음용이 가능하다. 에탄올은 술의 기본적인 원료로 쓰인다. 반면 메탄올은 알코올램프로 쓰인다.
관련 주제어 : 메탄하이드레이트
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