유니스트, 수소 생산효율 높이는 전극 코팅 기술 개발

차민주 기자 / 기사승인 : 2022-08-08 13:44:25
  • -
  • +
  • 인쇄
전극 표면 기포 털어내는 수화젤 코팅 기술
전극에 원료 침투 쉬워져 수소생산 효율증가
▲기존 전극(니켈 폼 전극)과 수화젤 코팅 전극 비교

(a) 수화젤 코팅 전극(아래)은 수소 기체 방울이 전극 표면에 잘 달라붙지 않기 때문에, 반응할 수 있는 면적이 넓어진다.
(b) 기존 전극의 뼈대 안에 그물구조의 수화젤이 코팅된 모습.
(c) 수화젤 코팅 전극은 공기방울이 전극에 잘 달라붙지 않고, 약 154도의 각도를 갖게 된다. 공기의 접촉각이 클수록 공기방물이 더 잘 떨어진다.(자료=유니스트)

전기분해를 통해 물에서 수소생산량을 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 이는 이산화탄소같은 온실가스는 물론 오염물질없이 수소를 생산해 낼 수 있어 물 전기분해 상용화에 도움이 될 전망이다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 류정기 교수팀은 전극 표면에 수화젤을 코팅해 물 전기분해의 성능을 향상시키는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 물 전기분해는 물(전해질)에 담긴 전극에 전류를 흘려 물을 산소와 수소로 분해해내는 기술이다.

물에서 전기분해로 생성된 수소와 산소는 전극 표면에 달라붙어 기포가 되는데, 이를 제때 제거하지 못하면 전극에 과부하가 걸리고 반응이 더뎌지는 문제가 생긴다. 액체반응물이 기포에 가로막혀 전극 표면에 제때 공급되지 못하기 때문이다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전극에 수화젤을 코팅하는 기술을 개발했다. 수화젤은 물을 잘 빨아들여 기저귀, 소프트렌즈 재료 등으로 쓰이는 물질이다. 이 물질을 전극에 코팅하게 되면 기체보다 물을 훨씬 더 좋아하는 성질(초혐기성) 덕분에 기체가 밀려나게 된다.

수화젤을 다공성 전극에 코팅해 물을 전기분해 해본 결과, 전극에 수화젤을 코팅하지 않은 경우보다 고전압에서 150% 증가한 수소 생산 능력과 상용 촉매 중 가장 뛰어난 성능을 지닌 것으로 알려진 루테늄에 버금가는 수소생산 효율을 보였다. 물을 분해하는 데 소모되는 전력량을 줄였단 의미다.

또 이 방식은 기존에 사용해온 전극의 표면 나노 구조를 변형하거나 초음파 같은 외력으로 기포를 털어내는 방식보다 간단하고 저렴해 상용화에 유리하다. 전극 표면에 미세 구조를 만드는 방식은 대형화가 어려우며, 외력을 사용할 경우 추가 장비 등이 필요한 한계가 있다.

연구팀은 "전극에 수화젤을 코팅하는 것만으로도, 귀금속 촉매를 사용하는 것과 같은 분해 반응 활성화 효과를 거뒀다"며 "기존에 초음파 등으로 기포를 털어내는 방식보다 간단하고 저렴해 그린수소 생산 기술 상용화에 도움이 될 것"이라고 기대했다.

한국연구재단 중견연구자 지원사업과 기후변화대응기술개발사업 지원을 받아 진행되는 이번 연구결과는 전기화학 분야의 국제권위지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'(Advanced Energy Materials)의 표지논문으로 선정돼 8월 5일자로 출판됐다.

Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.

뉴스트리 SNS

  • 뉴스트리 네이버 블로그
  • 뉴스트리 네이버 포스트
  • 뉴스트리 유튜브
  • 뉴스트리 페이스북
  • 뉴스트리 인스타그램
  • 뉴스트리 트위터

핫이슈

+

Video

+

ESG

+

현대백화점 "장난감 기부하면 H포인트 증정"

현대백화점이 오는 9월 6일 자원순환의 날을 맞아 7일까지 압구정본점 등 전국 점포에서 '플라스틱 장난감 업사이클' 캠페인을 진행한다고 4일 밝혔다.

'2025 그린에너텍' 17일 개막...환경·에너지 기술 한자리에

환경산업 전문 B2B 전시회 '2025 그린에너텍(GreenEnerTEC)'이 오는 17일부터 19일까지 3일간 인천 송도컨벤시아에서 열린다.올해 4회째를 맞이하는 그린에너

"화력발전 최소발전용량이 재생에너지 가로막아"...공익감사 청구

화력발전을 과도하게 우대한다고 비판받는 최소발전용량과 관련해, 감사원에 공익감사청구가 제기됐다.기후솔루션과 당진환경운동연합은 3일 서울

가축분뇨를 농촌 에너지로 활용...기아, 홍성에 시설 지원

기아가 홍성에서도 온실가스 감축과 지역사회 재생에너지 보급을 위해 가축분뇨의 자원화 및 에너지화에 나선다.기아는 지난 2일 충남 홍성군청에서

삼성전자도 구글처럼 '워터 포지티브' 사업...환경부와 '신풍습지' 개선

기업이 사용하는 물보다 더 많은 물을 자연에 돌려보내는 '워터 포지티브' 사업이 국내에서 첫 착공식을 가졌다.환경부와 한국수자원공사는 2일 오후

마실 물도 부족한 강릉 시민들...지자체와 기업들 생수기부 '쇄도'

4개월 넘게 비가 내리지 않고 극심한 가뭄을 겪고 있는 강릉 시민들에게 전국 각처에서 생부 기부가 끊이지 않고 있다. 강릉시는 기부받은 생수를 취약

기후/환경

+

'최악 가뭄' 강릉 저수율 12.6%...평창 도암댐 물 활용논의

강원 강릉이 최악의 가뭄에 시달리고 있는 가운데, 연일 급수 지원이 이뤄지고 있음에도 상수원은 계속해서 말라붙고 있다.강릉의 오봉저수지의 저수

2만톤 급수에도 저수율 13% 붕괴 직전...강릉시, 아파트 수돗물 잠근다

이번 주말에 서울과 수도권에는 100㎜가 넘는 많은 비가 내릴 것으로 예보됐지만 정작 비가 절실한 강릉은 비소식이 전혀 없어 물 부족 사태는 주말 사

서울 온실가스 70% 건물서 배출..."건축물 녹색전환 위한 제도지원 시급"

서울시 온실가스 배출량의 약 70%가 건축물에서 비롯되지만 이를 관리 지원할 제도나 지원은 전무한 실정이어서 건축물에 대한 녹색전환 제도를 마련

아프간 이틀만에 또 6.2지진...세차례 지진에 사망자 '눈덩이'

아프가니스탄에 세 차례에 걸쳐 발생한 지진으로 사상자가 3600여명이 넘어섰다.독일 지구과학연구센터(GFZ)에 따르면 아프간 동남부 지역에 4일(현지시

[주말날씨] 이틀간 '100㎜' 퍼붓는다...가뭄 겪는 강릉은?

이번 주말에도 전국 대부분의 지역에 강한 비가 쏟아진다.토요일인 6일은 늦은 새벽 수도권과 충남권에서 비가 내리기 시작돼 오전중에 강원 내륙&middo

[윤미경칼럼] '강릉의 가뭄'...무엇이 최악사태 불렀나?

4개월 넘게 비가 내리지 않은 강릉의 상황은 참담하다. 수도계량기를 75%까지 잠그는 제한급수를 사상 처음으로 실시하고 있고, 개학한 학교에서는 개

에너지

+

순환경제

+

오피니언

+