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테크노트 UNIST, 광전극 기술 개발...“햇빛 받아서 과산화수소 만든다”

헬로티 이동재 기자 | 태양광 과산화수소 전환 효율 세계 최고 기록·다양한 인공광합성 응용.. Nat. Commun. 게재 광전극에 햇빛을 쪼여 과산화수소를 생산하는 기술이 새롭게 개발됐다. 복잡한 화학공정을 대신해 친환경적으로 과산화수소를 생산할 수 있는 기술로 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 장지욱 교수팀이 페로브스카이트 기반 과산화수소 생산 광전극 시스템을 개발했다. 태양에너지를 받아 물 속에서 환원된 산소가 물과 반응해 과산화수소(H2O2)가 되는 원리다. 이 시스템은 세계 최고의 태양광 과산화수소 전환 효율을 기록했을 뿐만 아니라 물에 약한 페로브스카이트를 썼음에도 내구성이 좋다. 공업 원료인 과산화수소는 수소를 대체할 친환경 에너지 자원으로도 꼽힌다. 농도 60%의 과산화수소수는 압축된 수소보다 단위부피당 낼 수 있는 에너지가 크고, 저장과 수송에 유리하다. 그러나 현재 과산화수소를 대량 합성하는 공정은 복잡하고 귀금속과 유기물질을 사용해 비용문제와 더불어 안전 문제도 있다. 대안으로 인공광합성 기술의 하나인 광전극 과산화수소 생산방법이 주목받고 있지만, 광흡수 성능이 뛰어나면서도 오래 쓸 수 있는 광전극 개발에 어려움이 있다. 장 교수

이동재 기자

2021-12-20 16:26

테크노트 국내 연구진, 안전성 높이고 가격 낮춘 수소 생산 기술 개발

헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 현재까지 보고된 페로브스카이트 기반 광전극 중 가장 높은 효율과 안정성을 보이는 광전극을 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이광희·이상한 교수 연구팀은 유기금속 할라이드 페로브스카이트(이하 페로브스카이트) 태양전지에 나노구조의 이황화몰리브덴 촉매를 결합GO 값비싼 백금 없이도 효율적인 수소 생산이 가능한 기술을 선보였다. 페로브스카이트를 이용한 광전기화학 물분해는 페로브스카이트 자체가 수분에 취약해 안정성이 떨어지고, 값비싼 백금 촉매가 필요해 비용도 높아 상용화가 어려웠다. 따라서 값이 싸고 안정적이며 백금의 높은 효율을 대체할 수 있는 저비용, 고효율, 고안정성의 수소 생성 반응용 촉매와 페로브스카이트 광전극의 촉매 개발이 필요했다. 연구팀은 물리적 증착 방법인 펄스드 레이저 증착법을 이용해 대표적인 백금 대체 수소 생성 반응용 촉매 중 하나인 이황화 몰리브덴(MoS2)을 페로브스카이트 보호층(티타늄 포일) 위에 제작했다. 연구팀이 개발한 페로브스카이트 광전극은 MoS2의 높은 안정성과 효율 덕분에 기존의 백금 촉매의 쉬운 박리현상으로 인한 광전극의 빠른 초기 성능 저하를 성공적으로 방지했고 현재까지 보

이동재 기자

2021-10-14 13:34