외부 전원 없이 태양광만으로 그린수소 생산한다
기계연, 576㎠ 초대형 광전극 실증 성공

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기계연, 외부 전원 없이 태양광만으로 수소 생산 성공 [한국기계연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국기계연구원 이지혜 박사 연구팀은 비스무트 바나데이트(BiVO₄) 광전극의 생산성을 높여 태양광만으로 그린수소를 생산하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

그린수소는 태양력·풍력 등 신재생에너지 전력을 이용해 수전해(물을 전기분해 해 수소를 생산하는 기술) 방식으로 만들어 내는 수소다.

생산 과정에서 탄소를 배출하지 않아 친환경 연료로 불린다.

비스무트 바나데이트는 광 흡수도와 태양광-수소 변환 효율이 높아 수전해 장치의 광전극 소재로 주목받고 있다.

기존 비스무트 바나데이트 전구체 용액은 최대 100mM(밀리몰) 농도까지만 박막을 형성할 수 있어, 성능을 높이려면 8차례 이상의 코팅과 열처리 공정을 거쳐야 했다. 이 때문에 공정 속도가 느리고 생산성이 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 아세틸아세톤, 아세틱 애시드, 디메틸설폭사이드를 최적의 비율로 혼합한 고농도의 비스무트 바나데이트 전구체 용액을 개발했다.

한 차례의 코팅만으로도 고성능의 균일한 박막을 형성할 수 있어 기존 대비 생산성을 5.9배 높일 수 있다.

연구팀은 비스무트 바나데이트 광전극 4개를 연결, 576㎠ 크기 초대형 전극 시스템을 개발했다.

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연구팀이 개발한 초대형 전극 시스템 [한국기계연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

이 시스템과 태양전지를 연결해 외부 전원 공급 없이 그린수소를 생산하는 데 성공했다.

이지혜 박사는 "자연 태양광 조건에서도 안정적으로 높은 광전류를 생성해 냈다"며 "친환경 수소 생산 시스템 상용화를 앞당기는 데 기여할 것"이라고 기대했다.

jyoung@yna.co.kr

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