청정 에너지 기술 혁신 산소 '호흡' 결정 발견 Scientists discover oxygen ‘breathing’ crystal that could transform clean energy tech

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Scientists discover oxygen ‘breathing’ crystal that could transform clean energy tech

The new crystal that “breathes” oxygen could enable next-gen technologies like solid oxide fuel cells and smart windows.

Ateam of scientists has created a groundbreaking material – a metal oxide composed of strontium, iron, and cobalt – that can literally “breathe” oxygen. When heated in a simple gas environment, the crystal releases oxygen and then reabsorbs it repeatedly without breaking down, a feature that could open new avenues for clean energy technologies.

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과학자들은 청정 에너지 기술을 혁신할 수 있는

산소 '호흡' 결정을 발견했습니다.

고체 산화물 연료 전지 및 스마트 창문과 같은 차세대 기술 구현

산소를 "호흡"하는 새로운 결정은 고체 산화물 연료 전지 및 스마트 창문과 같은 차세대 기술을 구현할 수 있습니다.

과학자 팀이 스트론튬, 철, 코발트로 구성된 금속 산화물이라는 획기적인 소재를 개발했습니다. 이 소재는 말 그대로 산소를 "숨쉬게" 할 수 있습니다. 간단한 기체 환경에서 가열하면 이 결정은 산소를 방출했다가 분해되지 않고 반복적으로 재흡수합니다. 이는 청정 에너지 기술의 새로운 지평을 열 수 있는 특징입니다.

한국 부산대학교의 진형진 교수가 주도하고 일본 홋카이도대학교의 오타 히로미치 교수가 공동 저자로 참여한 이 연구는 효율적인 연료 전지부터 스마트 열 장치, 에너지 절약형 창문에 이르기까지 다양한 잠재적 응용 분야를 강조합니다.

새로운 가능성

진형진 교수에 따르면, 이 새로운 발견은 "결정체에 폐를 만들어 주어 명령에 따라 산소를 들이마시고 내쉬게 하는" 것과 같습니다. 물질 내 산소를 제어하는 이러한 능력은 최소한의 배출로 수소에서 전기를 생산하는 고체 산화물 연료 전지와 같은 기술의 핵심입니다.

또한, 열을 전기 스위치처럼 전달할 수 있는 장치인 열 트랜지스터와 날씨 상황에 따라 열 흐름을 자동으로 조절하는 스마트 창문과 같은 혁신을 가능하게 하여 더욱 스마트하고 에너지 효율적인 건물과 장치를 약속합니다.

전통적으로 산소를 제어할 수 있는 소재는 너무 취약하거나 매우 높은 온도와 같은 극한 조건에서만 작동할 수 있었습니다. 이로 인해 에너지 장치부터 스마트 건축 자재에 이르기까지 일상적인 기술에 사용하기에 적합하지 않았다고 연구진은 지적합니다.

새로운 결정은 이러한 오랜 한계를 극복하여 구조적 무결성과 일관된 성능을 유지하는 동시에 훨씬 더 온화하고 실용적인 조건에서 산소를 반복적으로 흡수하고 방출합니다. 극한 환경에서만 작동하거나 빠르게 분해될 수 있었던 기존 소재와 달리, 이 결정은 여러 사이클 동안 안정적으로 작동하여 실제 응용 분야에 매우 적합합니다.

선택적 코발트 환원을 통한 안정된 구조

과학자들은 이 발견이 두 가지 이유에서 주목할 만하다고 지적합니다. 첫째, 이 과정에서 결정 내의 코발트 이온만 환원되고, 둘째, 이 변환으로 인해 완전히 새롭지만 안정적인 결정 구조가 형성되기 때문입니다 .

추가 실험을 통해 산소가 재유입되면 이 물질이 원래 형태로 완전히 복귀할 수 있음을 확인했으며, 이는 산소 방출 및 흡수 과정이 완전히 가역적임을 보여줍니다. 이러한 가역성은 결정이 시간이 지남에 따라 분해되지 않고 반복적으로 산소 호흡 사이클을 수행할 수 있도록 보장하므로 실제 응용 분야에서 매우 중요한 특징입니다.

https://youtu.be/8Fv85jR59X0