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GLOBAL NEWS

일본, 수소 생산 속도 높이는 고성능 광촉매 개발

타이타늄산 스트론튬에 전자 주입…수소 생성 속도 40배 향상


[월간수소경제 편집부] 야마자키 요시히로(山崎仁丈) 규슈대학 에너지연구교육기구(Q-PIT), 효도 준지(兵頭潤次) 이나모리 프론티어 연구센터 특임교수, 마에다 가즈히코(前田和彦) 도쿄공업대학 부교수 등으로 구성된 연구팀이 수소 및 산소 생성 속도를 대폭 향상시킨 고성능 광촉매 개발에 성공했다.


광촉매는 태양광을 이용해 물에서 수소를 생산한다. 최근 수소에너지가 주목을 받으면서 다양한 국가에서 광촉매에 대한 연구가 진행되고 있다. 지금까지 광촉매 개발은 주로 시행 착오법을 통해 이뤄진 탓에 고성능 광촉매를 합리적으로 설계하는 것이 어렵고, 어떤 인자를 제어해야 성능을 높일 수 있는지에 대한 이해가 부족했다.


연구팀은 금속산화물인 타이타늄산 스트론튬(SrTiO3-δ)에 고농도의 산소결함과 전자를 주입할 경우 자외선을 쬐었을 때 수소 및 산소 생성 속도가 각각 40, 3배 높아지는 것을 확인했다. 또한 그 이유가 자외선 조사로 인한 전자 수명 연장에 있다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다.


재료과학과 촉매화학의 학제간 연구에 의한 성과인 이번 실험 결과를 통해, 앞으로 광촉매를 이용한 수소 생성 반응의 성능을 대폭 높일 수 있을 것으로 기대된다.


연구진은 일반적으로 결함이라는 단어는 부정적인 의미를 갖고 있지만, 촉매재료에 있어 결함은 성능 향상이나 신기능 개발에 빼놓을 수 없는 인자다. 이번 실험 결과를 바탕으로 결함 제어를 통해 고성능 재료를 개발할 것이라고 밝혔다. 




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