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울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 류정기 교수와 이동욱 교수 공동연구팀은 고분자 젤을 전기분해용 전극에 코팅해 수소 생산효율을 5배 높이는 기술을 개발함.

물을 전기분해하면 전극표면에서 수소와 산소 기체가 발생함. 기체는 전극표면에 기포 형태로 달라붙는데 많이 달라붙을수록 반응이 일어날 면적이 줄어 기체 발생 효율이 떨어지기 때문에 전극 표면의 기체를 제거해야 전기분해 효율이 높아지게 됨.

연구팀은 수 마이크로미터(㎛·100만분의 1m) 크기의 구멍이 뚫린 수화 젤을 전극표면에 코팅함. 수화 젤은 자기 부피의 수십 배 이상의 물을 머금을 수 있는 고분자물질임. 수화 젤을 코팅하면 표면에 물이 더 잘 붙게 돼 물 속 공기방울이 물에 밀려나 전극표면에 잘 붙지 않게 됨. 류 교수는 "다공성 젤을 이용한 이유는 표면이 울퉁불퉁해야 붙지 않을 뿐 아니라 공기 방울의 접촉각 때문에 표면을 타고 미끄러져 내려가기 때문"이라고 밝힘.

기존 전극이 1㎠ 면적당 전류 50밀리암페어(mA)를 만드는 데 반해 수화 겔을 코팅한 전극은 1㎠당 250mA를 만드는 것으로 나타났음. 전류가 많이 흐를수록 전기분해가 더 많이 일어나게 됨.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ 지에 게재됨.