질소 자원 업사이클링 전기화학(요소·암모니아 합성)

Electrochemical nitrogen upcycling (urea and ammonia synthesis)

연구 내용

CO2와 질산염, 또는 NO를 전기화학적으로 전환하여 요소와 암모니아를 생산하되, 가스확산전극과 금속 촉매 설계로 선택성과 효율을 확보하는 연구

질소 함유 화합물을 전기화학 반응을 통해 부가가치 물질로 전환하는 데 초점을 둡니다. Cu의 원자스케일 간격 또는 금속-탄소 기반 촉매 설계를 통해 CO2와 NO3−의 동시 환원에서 요소 합성 경로를 안정화합니다. 또한 수용액 질량전달 한계를 고려해 가스확산전극(GDE)과 제로가 금속(Fe) 기반 촉매를 활용하여 희석 NO 전환을 수행합니다. 더 나아가 부식 공학 기반 Ni(OH)2 표면 설계로 우레아의 연쇄 전환을 통해 암모니아 생산까지 확장하며, 촉매 표면에서 N–O 결합 활성화 원리를 해석하는 연구 흐름을 보유합니다.

관련 프로젝트

4건

연구 흐름

2022년에는 희석 NO를 가스확산전극 기반 전기합성으로 암모니아로 전환하는 접근에서 출발했습니다. 이후 2023년에는 Cu 촉매의 원자배열을 이용해 CO2와 질산염을 동시에 환원하여 요소를 제조하는 방향으로 연구를 확장했습니다. 2024~2025년에는 그린 요소 생산과 요소 재순환을 염두에 둔 전기화학적 시스템·소재 연계 과제를 수행하면서 촉매 표면의 반응성 설계 논리를 강화했습니다. 최근에는 2026년 부식 공학 기반 Ni(OH)2 표면으로 요소의 연쇄 전환을 암모니아까지 연결하는 주제로 심화하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

CO2+질산염 요소 합성 모듈
NO 희석 스트림 암모니아 전환 공정
연쇄 전환 기반 질소 화학 플랫폼
가스확산전극 운전 조건 최적화
N–O 결합 활성화 촉매 설계
그린 요소 및 재순환 소재 연계 공정
저비용 단원자/다중 활성점 촉매 구현
전기화학 반응기 기반 질소 업사이클링
선택성 보강을 위한 촉매 표면 제어
공정 진단 기반 촉매 성능 검증