상단여백
HOME 과학기술 과학기술
아주대, 세계수준 수소생산 광전극 개발...활용에는 다소 시간 걸릴듯

서형탁 아주대학교 연구팀이 회의 후 사진촬영하고 있다.(왼쪽부터)유일한 연구원, 서형탁ㆍ샨카라 칼라누르 교수

국내에서 고효율의 수소차 요소 기술이 개발됐다. 그러나 실제 적용은 시간이 다소 걸릴 전망이다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 서형탁 아주대학교 연구팀이 97%까지 태양광의 전류 전환 효율을 향상시킨 수소 생산 광전극을 개발했다고 8일 밝혔다.

수소는 연료로 사용될 때 화석연료를 개질하는 과정에서 오히려 온실가스인 이산화탄소를 대량 배출하는 문제가 있다. 전기나 태양광을 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 연구는 많았지만 효율이 떨어졌다. 

연구팀은 전극에서 태양광으로 생성된 전하의 이동을 촉진함으로써 광전류 전환 효율을 60% 수준에서 97%로 향상시켰다. 수소 생산 효율도 뛰어나 1㎠의 광전극을 이용해 시간당 3㎎의 수소 기체가 발생했다.

기존에는 태양광을 흡수해 전하를 잘 생성하는 소재 개발에 치우쳤다. 

이 연구에서는 전하를 양극과 음극으로 분리하기 위해 니켈산화물을 적층한 것이 핵심이다. 빛에 의해 생성된 전하의 손실도 최소화했다.


TiO2나노막대/황화물/니켈산화물 광전극 제작 공정이다.

개발된 광전극은 3가지 소재가 쌓인 텐덤 구조다. 빛을 흡수해 양전하와 음전하를 생성하는 이산화티타늄 나노막대, 황화물 박막 위에 니켈산화물 박막이 증착되었다. 단일 전극으로써 빛에 직접 반응하는 일체형이다.

서 교수는 “저가의 니켈산화물을 전하 분리 보호막으로써 고효율 나노구조 광전극에 적용하였고 최고 수준의 광전환 효율로 수소를 생산했다"며 “추가적으로 장기 광화학반응 안정성을 개선하여 상용화를 목표로 후속연구를 계속 진행할 예정"이라고 밝혔다.

하지만, 현대 수소전기차 ‘넥쏘’의 1회 완충량은 6.33kg다. 단순계산으로 넥쏘를 완충시키기 위해서는 20km의 광전극이 필요해 그 활용성에는 의문이다.

이 연구성과는 화학촉매 분야 국제학술지 어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)에 게재됐다.

이 연구는 교육부·과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업으로 진행되어 3년간 연5000만원이 소요됐다.

■논문 제목

A Nanoscale p-n Junction Photoelectrode consisting of an NiOx Layer on a TiO2/CdS Nanorod Core-Shell Structure for Highly Efficient Solar Water Splitting

■공동 저자

유일한 연구원, 서형탁ㆍ샨카라 칼라누르 교수

최민철 기자  snews@s-news.kr

<저작권자 © ScienceNews, 무단 전재 및 재배포 금지>

#아주대학교#한국연구재단#노정혜#서형탁#유일한#샨카라칼라누르#친환경에너지#수소#넥쏘

최민철 기자의 다른기사 보기
icon인기기사
기사 댓글 0
전체보기
첫번째 댓글을 남겨주세요.
여백
여백
여백
Back to Top