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첨단기술정보

광촉매 태양광 물분해의 최근 발전 동향

전문가 제언: 광 촉매적 물 분해를 통한 수소의 생산은 재생할 수 있는 연료를 생산하기 위한 청정 및 지속 가능한 기술이다. 광 기전력과 비교하면 태양광 물 분해는 전기저장의 문제를 고민할 필요가 없고, 화학공업에 필요한 중요한 직접재료인 수소를 공급할 수 있다. 그러나 에너지 전환효율이 광 기전적 방법 보다 매우 낮고, 또한 태양광 수소분리 과정은 광기전적 방법 보다 두 단계 더 거쳐야 하는데, 그것은 수소 방출과 산소의 방출이다.

이와 같이 효율의 개선은 효율적인 태양광 에너지를 얻기 위한 새로운 재료뿐만 아니라 수소와 산소의 방출을 위한 공동 촉매에 달려 있다. 최근 몇 년 동안 세계는 물 분해 효율을 증가시키는 많은 새로운 재료들과 제조 방법들을 조사하여 왔다. 그 중 대표적인 몇 가지 예를 살펴보겠다.

효율을 개선하는데 가장 중요한 것은 보다 작은 띠 간격을 가진 광촉매를 개발하는 것이다. 주된 노력은 보다 넓은 띠 간격을 가진 반도체에 다른 물질을 주입하거나 합금으로 만들어 띠 간격을 줄이는데 초점을 두고 있다. 이러한 공업화된 재료들은 네 가지 또는 더 이상의 원소를 포함하고 있는 고체 용액인데, 잘 알려진 (Ga1-xZnx)(N1-xOx)와 Ta를 기초한 반도체 합금으로 두 가지 재료가 있다.