미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에서 CO2를 포집하는 새로운 가스 기반 멤브레인이라는 솔루션을 제시했다고 기후테크 미디어 클린테크니카가 20일(현지시각) 소개했다.
오크리지 국립연구소에 의하면, CO2를 포집하는 기존 화학적 방법과 달리 이 멤브레인은 설치가 쉽고 추가 단계나 추가 에너지 비용 없이 장기간 무인 작동이 가능하다. 비용 절감, 공급망 파악, 기술을 시장에 출시할 수 있도록 확장하는 것이 다음 단계다.
저렴한 나트륨과 알루미늄을 사용한 CO2 배터리 연구 중
한편, 미국 에너지부는 지난주 오크리지 국립연구소의 두 가지 새로운 CO2 기반 에너지 저장 프로젝트를 선보였다. 두 프로젝트 모두 저비용의 풍부한 에너지 저장 방식을 사용하여 산업 자원에서 CO2를 포집 및 배치하고 이를 고체 형태로 변환하는 것이 목표다.
첫째, 한 프로젝트에서는 바닷물과 철-니켈 촉매에서 나트륨(Na)을 사용한다. 이 배터리가 상업적으로 배포될 수 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았다고 한다. 문제는 CO2 기반 배터리가 적어도 지금까지는 그다지 내구성이 좋지 않다. 예를 들어 오크리지 국립연구소의 바닷물 나트륨 Na-CO2 배터리는 아직 진행 중인데, 전극에 막이 쌓이면 기능이 떨어지는 단점이 있다.
그래서 오크리지 국립연구소 연구팀은 매우 미세하고 조밀하며 기계적으로 안정적인 세라믹 멤브레인을 개발하는 데 집중하고 있다.
또한, 이 배터리의 하이테크 세라믹 전해질은 새로운 전고체 배터리 기술이다. 지난해 중국의 한 연구 그룹은 문헌을 검토하면서 Na-CO2 고체 배터리가 유망한 에너지 저장 시스템이라고 지적했다. 중국의 연구 그룹은 에너지 밀도가 높고, 전고체 전지의 안전성이 높으며, 나트륨 금속 자원이 풍부해 가격이 저렴한 것이 특징이라고 덧붙였다.
둘째, 오크리지 국립연구소에서 진행 중인 또 다른 프로젝트는 알루미늄-CO2 배터리다. 이 작업도 진행 중이지만, 연구팀은 기존의 알루미늄-CO2 배터리 반복이 8시간의 사이클링 동안만 테스트됐다고 지적한다. 이번에 오크리지 국립연구소 팀은 용량 손실 없이 600시간 동안 배터리를 테스트했다.
연구소측은 이 배터리가 Na-CO2 배터리보다 거의 두 배나 많은 이산화탄소를 포집하며, 동일한 액체 용액에 두 전극이 모두 있는 단일 챔버에서 시스템이 작동하도록 설계할 수 있으므로 이온 이동에 대한 장벽이 없다고 설명했다. 알루미늄-CO2 배터리의 다음 단계에는 배터리 규모 확대, 수명 연장, CO2 포집 기술 개선이 과제라고 한다.
한편, CO2를 대기로 방출하는 대신 오크리지 국립연구소의 배터리는 CO2 가스 기포를 고체 분말로 변환한다. 연구소에서는 제약 산업과 시멘트 산업이 이 제품의 두 가지 주요 시장이 될 것으로 예상하고 있다.