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수소제조용 가시광선 반응형 광촉매 재료

전문가 제언: ○ 수소 제조방법으로는 화석연료를 이용하는 방법, 태양전지 등 대체에너지를 이용하는 방법, 원자력을 이용하는 방법 등이 있다. 물을 전기분해하는 방법이 가장 효율적인 수소제조 방법이나 현 단계에서는 석유, 가스, 석탄 등 화석연료를 사용하여 수소를 제조하는 것이 가장 경제적이므로 가장 많이 쓰인다. 그러나 화석연료는 고갈성 에너지인 만큼 점차적으로 태양광, 풍력과 같은 대체에너지로 수소를 만드는 비중이 증가할 것으로 예상된다.

○ 에너지 및 환경의 관점에서 수소의 청정한 제조법이 연구되고 있으며, 이중 태양광선을 이용하는 광촉매로 물을 분해하여 수소를 얻는 방법이 주목을 받고 있다. 개발된 광촉매는 대부분이 자외선에 반응하는 것으로 태양광선의 경우 자외선은 약 4% 정도다. 물의 완전분해는 그 역반응이 쉽게 이루어져 아주 어려운 반응이므로 태양광선 중 약 46%를 차지하는 가시광선에 반응하는 고효율의 광촉매 개발이 중요하다.

○ 가시광선에서 물 분해나 고효율의 활성이 실현되고 있지만 아쉽게도 현재는 아직 실용화단계에 이르지 못하였다. 이 문헌에서는 물에서 공기 수소제조가 가능한 가시광선 응답형의 Z scheme형 광촉매와 금속산화물 광촉매에 대해 소개하였다. 폐황화물 수용액과 태양광을 이용한 수소제조 시스템의 연구결과가 양호하여 실용화의 실현이 아주 가까워졌다.

○ 인류의 꿈인 청정에너지의 순환체계는 태양에너지를 이용하여 수소를 제조하고 이를 에너지원으로 생활에 사용, 환경오염을 방지함은 물론 생성된 물을 다시 완전 분해하여 수소를 생산하는 것이다. 이를 위해 전 영역의 가시광선 하에서 반응하는 광촉매 개발에 관련 과학자들의 관심이 필요하며, 이 문헌은 그 개발에 도움이 될 것이다.

저자: Yasuyoshi Sasaki, Akihiko Kudo
자료유형: 학술정보