레스터대학교(University of Leicester) 연구원들은 촉매 코팅 막(CCM)에서 귀중한 촉매 물질과 불소화 고분자막(PFAS)을 효과적으로 분리하는 방법을 개발하여 연료 전지 재활용 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다.
이번 개발은 PFAS와 관련된 중요한 환경 문제를 해결합니다. 종종 "영원한 화학물질"이라고 불리는 PFAS는 식수를 오염시키고 심각한 건강 위험을 초래하는 것으로 알려져 있습니다. 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)는 정부에 영국 물 공급에서 PFAS 수준을 줄이기 위한 조치를 취할 것을 촉구하고 있습니다.
고출력 초음파는 1분 이내에 기본 고분자막에서 귀중한 촉매를 신속하게 분리할 수 있습니다. 이미지 출처: 레스터 대학교
복잡한 촉매 코팅막을 분해
연료 전지와 물 전해조는 자동차, 기차, 버스에 전력을 공급하는 수소 에너지 시스템의 필수 구성 요소이며, 귀한 백금족 금속이 포함된 촉매 물질(CCM)을 사용합니다. 그러나 촉매층과 PFAS 분리막 사이의 접착력이 강해 재활용이 어렵다.
레스터(Leicester)의 연구원들은 유기용제 침지와 물 초음파를 사용하여 이러한 물질을 효과적으로 분리하는 확장 가능한 방법을 개발하여 재활용 프로세스에 혁명을 일으켰습니다.
고출력 초음파는 1분 이내에 기본 고분자막에서 귀중한 촉매를 신속하게 분리할 수 있습니다. 이미지 출처: 레스터 대학교
레스터 대학 화학과의 Jake Yang 박사는 "이 방법은 간단하고 확장 가능합니다. 이제 유해한 화학 물질을 사용하지 않고도 귀금속에서 PFAS 막을 분리할 수 있어 연료 전지 재활용 방식에 혁명을 일으킬 것입니다. 연료 전지는 오랫동안 청정 에너지를 위한 획기적인 기술로 환영받았지만 백금족 금속의 높은 비용은 제약으로 여겨져 왔습니다. 이러한 금속의 순환 경제는 이 획기적인 기술을 현실에 더 가깝게 만들 것입니다."라고 말했습니다.
초음파 블레이드는 재활용 시간을 몇 초로 단축합니다.
이러한 성공을 바탕으로 후속 연구에서는 고주파 초음파를 사용하여 멤브레인을 분할하여 재활용을 가속화하는 맞춤형 블레이드 초음파 발생기를 사용하여 연속 적층 공정을 도입했습니다.
고출력 초음파는 1분 이내에 기본 고분자막에서 귀중한 촉매를 신속하게 분리할 수 있습니다. 이미지 출처: 레스터 대학교
이 공정에서는 고압에서 붕괴되는 거품이 생성되는데, 이는 귀중한 촉매가 실온에서 몇 초 내에 분리될 수 있음을 의미합니다. 이 혁신적인 프로세스는 지속 가능하고 경제적으로 실행 가능하여 광범위한 적용을 위한 길을 열어줍니다.
이 획기적인 연구는 지속 가능한 기술 분야의 글로벌 리더인 Johnson Matthey와의 파트너십을 통해 수행되었습니다. 이러한 산학연 협력은 기술 발전을 주도하는 공동 노력의 중요성을 강조합니다.
고출력 초음파는 1분 이내에 기본 고분자막에서 귀중한 촉매를 신속하게 분리할 수 있습니다. 이미지 출처: 레스터 대학교
Johnson Matthey의 수석 연구 과학자인 Ross Gordon은 "고강도 초음파 분리 촉매막의 개발은 연료 전지를 재활용하는 방식에 혁명을 일으킬 것입니다. Johnson Matthey는 수소 채택을 가속화하는 동시에 수소를 더욱 지속 가능하고 경제적으로 실행 가능하게 만드는 이러한 선구적인 솔루션을 개발하기 위해 협력하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다."라고 말했습니다.
연료 전지에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 이러한 획기적인 발전은 중요한 청정 에너지 구성 요소의 효율적인 재활용을 가능하게 함으로써 순환 경제에 기여합니다. 연구원들의 노력은 연료 전지 기술이 보다 친환경적이고 경제적인 미래를 달성하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 시급한 환경 문제를 해결하는 데도 도움이 됩니다.
/ScitechDaily에서 편집됨