| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2022년 가을 (10/05 ~ 10/07, 대구컨벤션센터) |
| 권호 | 47권 2호 |
| 발표분야 | 연구역량 강화와 연구시설장비의 공동활용 촉진: 핵심연구지원센터 |
| 제목 | 그래핀-니켈 코어쉘을 적용한 광전기화학적 수소생산량 개선에 대한 연구 |
| 초록 | 세계의 이상기온이 전 지구적 문제가 되어가고 있는 현재, 가장 큰 원인으로 지목받는 것은 탄소 배출량 증가로 인한 온실효과이다. 탄소배출량을 줄이기 위한 노력으로 친환경 에너지의 개발이 빠르게 진행중인데, 그 중 수소는 지구상에 대량으로 존재하고 에너지 저장 밀도가 매우 높으며 친환경적이라는 장점이 있다. 수소는 생산 과정에 따라 3가지로 구분되는데 그린 수소, 그레이 수소, 블루 수소로 나뉜다. 이 중 그레이 수소 및 블루 수소는 수소의 생산 과정에서 탄소가 발생하기 때문에 진정한 친환경이라고 이야기하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서 탄소배출량이 제로인 진정한 친환경 그린수소의 개발이 시급하다. 그린수소를 제작하는 방법으로 태양광과 반도체로 물을 분해하는 PEC(photoelectrochemical) 기술이 있다. PEC 기술은 차기 수소생산 제조 기술로 각광받고 있지만 생산 효율 면에서 그레이 및 블루 수소 생산기술보다 저조하다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 기존의 PEC Cell에 광촉매(photocatalyst)를 적용하여 효율 향상을 시도한 연구들이 활발하게 진행되고 있으며 유의미한 결과를 도출하고 있다. 본 연구에서는 니켈을 그래핀이 감싸고 있는 코어쉘 구조를 형성한 광촉매를 제작하였고, 실리콘 기판에 전사하여 PEC 특성을 확인하였다. 그래핀은 니켈의 표면에서 높은 결정성을 유지하고 있는 것을 SEM과 Raman 분석으로 확인하였으며, 니켈의 산화를 방지하는 것을 XPS를 통해 확인하였다. PEC 특성으로는 Nyquist plot과 Mott-Schottky plot분석으로 코어쉘 광촉매를 적용한 샘플의 전기적 특성이 더 우수함을 유추하였다. 수소 생산 효율에 대한 지침이 될 수 있는 Photocurrent density특성에서는 코어쉘 광촉매를 적용한 Si가 그렇지 않은 Bare Si보다 약 30% 이상 향상되었음을 볼 수 있었다. 50시간의 안정성 실험에서도 코어쉘 촉매가 적용된 PEC Cell이 Bare Si 보다 우수함을 확인하였다. 위와 같이 제작된 그래핀-니켈 코어쉘 광촉매는 PEC 수소생산 분야 뿐만 아니라 CO 2 환원, 배터리, 화공분야에 적용되어 그 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다. |
| 저자 | 노호균 , 성채원 , 류혜수 , 배효정 , 차안나 , 하준석 |
| 소속 | 전남대 |
| 키워드 | - |
