화학 부문은 공급원료와 에너지 사용 모두에 화석 연료를 사용하는 가장 큰 산업 에너지 소비자입니다. 후자의 대부분은 공급원료를 유용한 제품으로 바꾸는 반응이 일반적으로 열 촉매 작용에 의존하기 때문에 발생합니다. 이러한 공정에는 고온 및 고압과 같은 비교적 극한의 반응 조건이 필요한 경우가 많습니다. 이로 인해 프로세스 효율성이 감소하고 궁극적으로 상당한 탄소 발자국이 발생합니다.  

폐기물, 바이오매스, CO 등의 대체 공급원료2 업계가 화석 연료를 공급 원료로 사용하는 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 업계가 배출 감소 목표를 달성하려면 보다 에너지 효율적인 프로세스도 필요합니다. 기존 기술은 높은 수준의 최적화에 도달했습니다. 이는 화학 산업이 연료 사용으로 인한 배출 문제를 해결해야 함을 의미합니다. 탄소 포집은 최근 몇 년 동안 규모가 커졌지만 비용 및 인프라를 포함한 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 재생 에너지를 사용하면 비용은 가변적이지만 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 

광촉매는 화학 처리에 재생 에너지를 사용하고 공정 효율성을 높이는 경로를 제공하므로 기술이 경제적으로 확장될 경우 화석 연료 사용과 관련된 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 

광촉매는 어떻게 작동하며 이점은 무엇입니까? 

광촉매에서는 빛 에너지를 사용하여 촉매를 활성화한 다음 화학 반응을 가속화합니다. 열촉매반응과 달리 반응속도는 온도뿐 아니라 빛의 강도와도 기하급수적인 관계를 갖는다. 이는 광촉매가 필요한 반응 속도를 위해 열 촉매보다 훨씬 낮은 온도를 필요로 함을 의미합니다.  

광촉매의 이론적 이점은 높은 광촉매 효율, 선택성 및 특이성으로 화학 반응을 유도할 수 있는 플라즈몬 광촉매를 개발한 라이스 대학교 과학자들의 연구 초점이었습니다. 그런 다음 해당 기술에 대한 라이센스가 부여되었습니다. Syzygy 플라즈몬s LED를 사용하여 반응을 촉매하는 광촉매를 조명하는 '광반응기'를 개발했습니다. 원자로는 상대적으로 저렴한 재료로 만들어져 자본 비용을 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다. 한편, 이 공정은 높은 효율성, 선택성 및 특이성으로 인해 에너지 사용이 감소하고 비용이 절감되며 탄소 배출량이 감소합니다.  

영향의 가능성   

Syzygy Plasmonics는 암모니아 분해(균열)를 포함한 여러 응용 분야에 대한 기술을 개발했습니다. 현재 비료용으로 대량 생산되는 암모니아는 운송 연료와 에너지 수입 모두에 유용한 유망한 수소 운반체로 점점 더 인식되고 있습니다. 그러나 암모니아 생산 및 분해의 왕복 효율성(및 비용)은 채택의 장벽으로 남아 있습니다. 대규모로 배치되면 Syzygy의 기술은 열 분해보다 훨씬 더 높은 효율성을 약속하며 천연 가스 수입을 깨끗한 암모니아 수입으로 대체할 가능성을 열어줍니다. 

에너지 수입을 위한 다른 접근법이 존재하며, 암모니아는 탄소원에 대한 접근이 제한된 메탄올과 같은 다른 수소 운반체와 특히 유리하게 비교됩니다. 에너지나 산업용으로 다시 수소로 변환되는 암모니아의 양은 다양한 변수에 따라 달라집니다. 100년까지 130억~2050억 XNUMX천만톤의 수소가 필요합니다. IEA 추정치 에너지 사용을 위한 질소 수요는 직접 사용되거나 수소가 될 수 있습니다. 모두 균열이 발생한다면 열 균열 대신 Syzygy 기술을 사용하면 약 1000~1250TWh의 에너지를 절약할 수 있습니다. 이는 영국의 연간 총 에너지 사용량의 약 3배에 해당합니다.  

이 기술은 다른 기술과 비교하여 총 비용 측면에서 경쟁하지 않는 한 대규모로 배포될 가능성이 없습니다. 그러나 효율성은 신재생에너지 비용에 따라 비용 경쟁력이 좌우되지만, 열분해에 비해 암모니아 분해와 관련된 총 비용을 20% 이상 절감할 수 있을 것으로 Syzygy는 기대하고 있어 효율성이 향상될 것으로 기대된다. 

기대 

Syzygy는 롯데케미칼과 함께 개발 중인 암모니아 분해 파일럿 프로젝트를 진행 중이며 규모에 따른 효율성을 입증하는 Syzygy를 통해 규모 확장 가능성이 재확인될 것입니다. 이 기술은 또한 증기 메탄 개질(수소 생산용) 및 건식 메탄 개질(메탄올 또는 제트 연료 생산에 사용할 수 있는 합성가스 생산용)을 포함한 여러 응용 분야에서 테스트되었습니다. 암모니아 합성, 녹색 수소, 에틸렌 및 방향족 합성 기술을 포함하여 기가톤의 탄소 배출을 절약할 수 있는 가능성이 있는 다른 많은 응용 분야가 존재합니다. 

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• 출처: https://www.cleantech.com/will-photocatalysis-move-the-needle-on-chemical-carbon-emissions/