청정에너지원 수소, 생산 ‘인공 광합성’ 기능 향상

 

 

청정에너지원 수소, 생산 ‘인공 광합성’ 기능 향상

 

 

국내 연구진이 태양광을 이용해 물을 분해하여 수소를 생산하는 인공광합성 과정에 필요한 이리듐 착체 감광제의 분자활성을 기존 최고 효율의 감광제와 비교하여 2배 이상 높이는 데 성공했다. 물 분해에 필요한 에너지를 공급하는 감광제의 활성이 높아짐에 따라 향후 청정에너지원인 수소의 생산 효율을 높이는데 기여할 것으로 기대된다.

서울대학교 재료공학부 박수영 교수와 황동렬 박사과정 연구원 등이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구) 등의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition) 9월 11일자 온라인판에 게재되었다.

수소는 휘발유보다 2.75배 많은 에너지(수소 1g당 122KJ)를 낼 수 있으며, 온실가스를 만들지 않아 청정에너지원으로 주목받고 있다.

하지만 수소의 생산을 위해 대부분 재생이 불가능한 탄화수소 개질법을 이용하고 있어 친환경적인 공정을 개발하는 것이 관건이었다.

연구팀은 테트라페닐실란 기능기를 도입하여 기존 최고 효율의 이리듐 착체 감광제와 비교하여 분자활성을 2배 이상 끌어 올릴 수 있는 감광제를 비롯해, 이 감광제가 만든 에너지로 물을 분해해 수소를 생산할 수 있는 시스템을 개발해냈다.

개선된 감광제는 물 1리터에서 100리터 이상의 수소 기체를 생산할 수 있는 수준의 분자활성(Turn Over Number) 17,000을 기록했다. 이는 기존 유기금속 착체 감광제 중 가장 높은 수준이다.

감광제의 분자활성을 높여 수소생산 효율을 향상시킴으로써 기존 탄화수소 개질법을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 분자활성 개선의 핵심은 감광제의 광안정성을 증진시킨 데 있다.

기존 감광제는 물이나 유기용매로 인해 분해되어, 더 이상 감광제로서의 역할을 하지 못하는 한계가 있었다. 그러나 본 연구에서 부피가 큰 테트라페닐실란 작용기를 도입한 결과, 물 혹은 기타 유기용매의 공격으로부터 감광제를 보호해 수소생산 효율을 장시간 유지시킨다는 사실을 확인했다. 특히 테트라페닐실란 도입에도 불구하고 전기적, 광학적 특성에는 영향을 거의 주지 않았다. <출처: 미래창조과학부>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 청정에너지원 수소, 생산 ‘인공 광합성’ 기능 향상