• Title/Summary/Keyword: 이산화탄소 환원

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Copper-Based Electrochemical CO2 Reduction and C2+ Products Generation: A Review (구리 기반 전극을 활용한 전기화학적 이산화탄소 환원 및 C2+ 화합물 생성 기술)

  • Jiwon Heo;Chaewon Seong;Vishal Burungale;Pratik Mane;Moo Sung Lee;Jun-Seok Ha
    • Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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    • v.30 no.4
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    • pp.17-31
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    • 2023
  • Amidst escalating global warming fueled by indiscriminate fossil fuel consumption, concerted efforts are underway worldwide to mitigate atmospheric carbon dioxide (CO2) levels. Electrochemical CO2 reduction technology is recognized as a promising and environmentally friendly approach to convert CO2 into valuable hydrocarbon compounds, deemed essential for achieving carbon neutrality. Copper, among the various materials used as CO2 reduction electrodes, is known as the sole metal capable of generating C2+ compounds. However, low conversion efficiency and selectivity have hindered its widespread commercialization. This review highlights diverse research endeavors to address these challenges. It explores various studies focused on utilizing copper-based electrodes for CO2 reduction, offering insights into potential solutions for advancing this crucial technology.

국내 A 쓰레기 매립지의 침출수와 생성가스와 지구화학적 특성

  • Lee Gwang-Sik;Go Gyeong-Seok;Kim Jae-Gon
    • Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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    • 2005.04a
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    • pp.433-436
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    • 2005
  • 국내 A군에서 운영중인 한 쓰레기 매립지에서 배출되는 침출수와 주변 지하수를 채취하여 화학분석과 동위원소 분석을 실시하였다. 그리고 생활 쓰레기가 분해되는 과정에서 생성되는 가스들을 채집하여 동위원소 분석을 실시하였다. 유기물 분해로 생성된 이산화탄소는 일차적으로 침출수의 알칼리도를 높이고 이차적으로 일어나는 이산화탄소의 환원작용에 의하여 메탄가스가 형성되었다. 이러한 과정에서 침출수내의 용존무기탄소(DIC)의 탄소 동위원소 조성이 부화되었으며, 아울러 생성된 메탄과의 수소 동위원소 교환반응에 의하여 침출수의 수소 동위원소 조성이 크게 부화되는 특징이 관찰 되었다. 쓰레기장에서 발생되는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하여 탄소 동위원소 조성을 분석해 본 결과 새로운 매립지 보다 오래된 매립지에서 배출되는 이산화탄소의 탄소 동위원소 조성이 부화되는 특징이 관찰되었다.

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Chemical Fixation of Carbon Dioxide with Methane (메탄에 의한 이산화탄소의 화학적 고정화)

  • 조영복;김상채;서성규;유의연
    • Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.389-390
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    • 2000
  • 최근 지구 온난화의 55% 이상을 차지하고 있는 이산화탄소를 유용한 화합물로 전환하고자 메탄을 환원제로 사용한 이산화탄소 개질반응으로부터 합성가스 생성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 메탄의 이산화탄소 개질반응은 수증기 개질반응보다 낮은 합성 가스비의 생성, 온실효과를 유발하는 이산화탄소의 저감, 반응의 높은 흡열도를 이용한 화학에너지 전송 시스템의 응용 면에서 그 의의가 있다. (중략)

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A study on the electrochemical reduction of carbon dioxide (전기화학환원에 의한 이산화탄소의 수소화 반응연구)

  • Sim, Kyu-Sung;Kim, Jong-Won;Kim, Yeon-Soon;Myeong, Kwang-Sik
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.9 no.1
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    • pp.8-15
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    • 1998
  • The catalytic hydrogenation of carbon dioxide has been studied for the fixation of carbon dioxide to mitigate global warming problems, but it needed hydrogen, which the price is still high. Recently, the electrochemical reduction of carbon dioxide has been drawn attractions because carbon dioxide could be converted to the valuable chemicals such as methane, ethane and alcohols electrochemically in the electrolyte solution using a catalytic electrode. This system is simple because the water electrolysis and hydrogenation take place at the same time using the surplus electricity at midnight. In this work, a continuous electrochemical reduction system was fabricated, which was composed of the reduction electrode (copper or perovskite type, $2{\times}2cm^2$), reference electrode(platinum, $2{\times}6cm^2$), standard electrode(Ag/AgCl), and potassium bicarbonate electrolyte solution saturated with carbon dioxide. The quality and quantity of the products and reduction current were analyzed, according to the electrolyte concentration and electrode type.

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Biomineralization Processes Using Fly Ash for Carbon Sequestration (석탄회를 이용하는 탄소 격리용 생광물화 작용)

  • Yul Roh;Moon, Ji-Won;Yungoo Song;Moon, Hi-Soo
    • Journal of the Mineralogical Society of Korea
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    • v.16 no.2
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    • pp.171-180
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    • 2003
  • The objective of this study is to investigate biogeochemical processes to sequester $CO_2$and metals utilizing metal-rich fly ash (MRFA). Microbial conversion of $CO_2$into sparingly soluble carbonate minerals has been studied using MRFA under different $pCO_2$and different bicarbonate concentrations. Scaling from test tube to fermentation vessels (up to 4-L) using metal-reducing bacteria and MRFA has proved successful at sequestering carbon dioxide and metals. $CO_2$sequestration via precipitation processes using MRFA may complement the process of $CO_2$capture from fossil fuel plants while potentially stabilizing fly ash wastes.

Effect of Electrode Materials and Applied Potential in Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide by Carbon Monoxide Dehydrogenase (일산화탄소탈수소화효소를 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원에 미치는 전극재료와 전위의 영향)

  • Shin, Jun Won;Kim, You-Sung;Song, Ji-Eun;Lee, Sang-Hee;Lee, Sang-Phil;Lee, Ho-Jun;Lim, Mi-Ran;Shin, Woon-Sup
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.11 no.3
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    • pp.165-169
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    • 2008
  • The effect of reduction of carbon dioxide by CODH(Carbon Monoxide Dehydrogenase) was compared on glassy carbon and gold working electrodes. In case of gold electrode, the choice of the optimum applied potential is very important since $H_2$ evolution can be mixed with $CO_2$ reduction. On the other hand, efficient $CO_2$ reduction was observed up to -650 mV vs. NHE on glassy carbon in neutral solution due to the larger overpotential for $H_2$ evolution on glassy carbon surface than that on gold surface. The optimum potential for $CO_2$ reduction was found to be $-570{\sim}600\;mV$ vs. NHE. The current efficiency of $CO_2$ to CO decreased dramatically at more negative potential according to the activity of enzyme decrease and the hydrogen evolution.

A Study on the Lab-scale process of $CO_2$ conversion to $CH_4$ (실험실규모의 생물학적 이산화탄소 저감 및 메탄전환 공정 연구)

  • Lee, Juncheol;Kim, Jaehyung;Jeon, Hyeyeon;Park, Hongsun;Chang, Wonseok;Pak, Daewon
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.11a
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    • pp.111.2-111.2
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    • 2011
  • 최근 지구온난화로 인해 국제적으로 이산화탄소 저감에 대한 연구가 진행되고 있으며 특히, 이산화탄소의 분리 및 유용물질 전환 등의 다양한 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이산화탄소를 메탄으로 전환시키는 생물학적 반응은 acetotrophic methanogen, hydrogenotrophic methanogen 등의 미생물이 관여한다. 본 연구에서는 hydrogenotrohpic methanogen을 이용하여 메탄으로 전환하고자 하였다. 이를 위해 이산화탄소와 수소의 체류시간에 대한 연구를 진행하였으며, 선행 연구로 혐기성슬러지의 혼합배양균으로부터 hydrogenotrophic methanogen을 우점종화 하기 위해 고정층 반응기를 이용하여 이산화탄소와 수소 가스를 주입하여 고농도로 배양하였다. 그 결과, 반응기내의 이산화탄소의 메탄전환 균주로써 수소를 환원제로 이용하는 hydrogenotrophic methanogen이 배양되었음을 확인하였다. 이산화탄소와 수소가스의 체류시간에 따른 이산화탄소의 생물학적 메탄 전환 실험 결과, 약 4시간에서 이산화탄소의 저감률이 99%이었으며, 체류시간이 2시간, 1.5시간인 경우 이산화탄소의 저감률은 각각 71%, 68% 이었다.

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Life Cycle Assessment of Carbon Monoxide Production via Electrochemical CO2 Reduction: Analysis of Greenhouse Gas Reduction Potential (전기화학적 이산화탄소 환원을 통한 일산화탄소 생산 공정의 전과정평가 : 온실가스 저감 잠재량 분석)

  • Roh, Kosan
    • Clean Technology
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    • v.28 no.1
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    • pp.9-17
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    • 2022
  • Electrochemical carbon dioxide (CO2) reduction technology, one of the promising solutions for climate change, can convert CO2, a representative greenhouse gas (GHG), into valuable base chemicals using electric energy. In particular, carbon monoxide (CO), among various candidate products, is attracting much attention from both academia and industry because of its high Faraday efficiency, promising economic feasibility, and relatively large market size. Although numerous previous studies have recently analyzed the GHG reduction potential of this technology, the assumptions made and inventory data used are neither consistent nor transparent. In this study, a comparative life cycle assessment was carried out to analyze the potential for reducing GHG emissions in the electrochemical CO production process in a more transparent way. By defining three different system boundaries, the global warming impact was compared with that of a fossil fuel-based CO production process. The results confirmed that the emission factor of electric energy supplied to CO2-electrolyzers should be much lower than that of the current national power generation sector in order to mitigate GHG emissions by replacing conventional CO production with electrochemical CO production. Also, it is important to disclose transparently inventory data of the conventional CO production process for a more reliable analysis of GHG reduction potential.

The influence of promoter for $CO_2$ reforming reaction by methane over Ni supported zeolite catalysts (제올라이트에 담지된 Ni 촉매상에서 메탄에 의한 이산화탄소의 개질반응에서 첨가된 조촉매의 영향)

  • 정헌도;김권일;김태환;이범석;추고연
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • 2002.05a
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    • pp.209-213
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    • 2002
  • 최근 들어 메탄올 환원제로 사용하는 이산화탄소의 촉매 개질 반응이 많은 주목을 받고 있다. 메탄에 의한 이산화탄소의 개질 반응 시 생성되는 합성 가스는 기존의 수증기 개질 반응에서 생성되는 합성 가스에 비하여 $H_2$/CO의 비가 낮으며 직접 메탄올 및 DME와 같은 유용한 물질로의 전환이 유리하므로 이에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.(중략)

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Carbon Dioxide Reduction to Alcoholson Perovskite-Type $La_{0.9}$$Sr_{0.1}$$CuO_3$ Electrodes (페로브스카이트 ($La_{0.9}$$Sr_{0.1}$$CuO_3$) 전극에서 이산화탄소의 전해환원에 의한 알콜류 생성)

  • 김태근;임준혁
    • Journal of Environmental Science International
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    • v.5 no.5
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    • pp.677-682
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    • 1996
  • The electrochemical carbon dioxide reduction to produce acetaldehyde, methanol and ethanol is investigated by using perovskite type electrode ($La_{0.9}$$Sr_{0.1}$$CuO_3$). The experiments were Performed under 100 mA/cm2 and -2 to -2.5 V vs. Ag/AgCl. The highest faradaic efficiencies for methanol, ethanol, acetaldehyde were 11.6, 15.3, and 6.2%, respectively. The experimental data demonstrated that the capability of the perovskite type oxide for the electrode of electrochemical carbon dioxide reduction to produce alcohols was superior to other metal electrode. Key words : Perovskite, Electrode, Alcohol Formation, Electrochemical Reduction, Carbon Dioxide Fixation.

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