장 교수팀은 전기적 특성이 우수한 산화철을 사용한 광전극을 이용해 친환경 수소 생산 시스템을 만들었다.
연구팀은 태양광을 이용해 물을 분해하는 방식으로 수소 생산 효율을 기존보다 3.2배 높였다. 일상에서 더 저렴하고 친환경적인 에너지를 사용할 수 있게 될 전망이다.
수소 생산은 주로 화석 연료에 의존하고 있어 환경에 부담을 준다. 그러나 산화철 광전극을 통해 친환경 수소 생산이 가능해지면 상업화도 빨라질 것으로 기대된다.
산화철은 그동안 전기적 성능이 부족해 수소 생산 효율이 낮았다. 물을 분해하는 면적이 좁고 전자 이동 거리가 길어 상업화가 어려웠다.
이를 개선하기 위해 연구팀은 산화철의 구조적 특성에 주목했다.
게르마늄(Ge), 티타늄(Ti), 주석(Sn)을 함께 섞어 산화철의 전기적 특성을 개선하고, 열을 이용해 다공성 구조를 만들어 반응 면적을 넓히고 전자 이동 거리를 줄였다. 이를 통해 산화철의 단점을 극복하고 물 분해 효율을 높였다.
이 과정을 통해 평균 직경 10nm 이하의 다공성 산화철 전극을 제작했다. 100시간 동안 효율 저하 없이 지속 사용이 가능해 장기간 안정적인 수소 생산이 가능한 만큼 상업화에 한 발 더 다가설 수 있게 됐다.
박재권기자 jaekwon@ksilbo.co.kr
저작권자 © 울산일보 무단전재 및 재배포 금지
