급속한 산업 혁명으로 인해 온실가스가 대기 중으로 방출되어 지구 온난화 문제가 대두되고 있다. 특히, 온실가스 중 이산화탄소는 많은 사람들로부터 많은 관심을 받고 있다. 대기 중 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있는 방법이 더욱 중요해졌다. 전기화학적 이산화탄소 전환 공정은 상대적으로 낮은 온도와 위치 제약 없이 이산화탄소르를 다른 유용한 화합물로 전환할 수 있기 때문에 많은 관심을 끌고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 지속적인 전력 공급이 필요하며, 이산화탄소 처리량이 제한되어 있다. 따라서 본 연구는 자발적으로 작동하는 신개념의 전기화학적인 이산화탄소 환원 시스템을 제시하는 것을 목표로 하였다.

본 논문에서는 이산화탄소 환원 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 산화 반응을 사용하여 이산화탄소를 고부가가치물질로 전환시킴과 동시에 전기를 생산하는 시스템을 개발하고자 하였다. 이러한 목적을 위해, 희생전극 산화반응과 액체산화반응 두가지 유형의 산화반응을 사용하였다. 희생전극의 산화반응을 사용한 경우에, 아연-이산화탄소 연료전지는 이산화탄소를 일산화탄소 혹은 탄화수소로 전환시킴과 동시에 14.97mW/cm²라는 전력을 생산하였다. 여기서, 연료전지의 성능 향상을 위해, 수지형 구조를 가지는 고표면적의 전극을 제작하였다. 더욱이, 직접 메탄올 연료전지와 앞서 개발한, 아연-이산화탄소 연료전지를 결합시킴으로써, 하나의 전지에서 메탄올 연료전지 구동후에 생산되는 이산화탄소를 곧바로 일산화탄소로 자발적으로 환원시킬 수 있는 시스템을 개발하였다.

액체 연료의 산화반응을 이용한 경우, 하이드라진 액체 연료를 사용하였으며, 하이드라진-이산화탄소 연료전지는 이산화탄소의 49.20%를 전환시키면서 10시간 이상 동안 20.31mW/cm²라는 전력을 생산하면서 구동되었다. 추가적으로, 전해질의 유속과 전극의 소수성의 상관관계를 평가하였다.