나노기술 및 정책 정보

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● 연세대학교의 문주호, 이형석 교수 연구팀이 광전극의 구조 손상을 방지하고 구동 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있는 신개념 하이드로젤 기반 보호 기술을 개발

● 광전극을 활용한 물 분해 기술은 그린 수소를 생산할 수 있는 친환경 미래 기술로, 효율을 높이려는 많은 시도가 이루어져 왔으나 광전극의 부식, 표면 촉매의 탈착 등으로 인한 내구성 저하 문제는 여전히 실용화에 가장 큰 걸림돌임.

● 이에 연구팀은 해양 식물 표피층의 ‘하이드로젤’ 보호막이 내부 세포 손상을 억제한다는 것에 주목하여 물 속에서 작동하는 광전극의 표면을 이와 유사하게 설계하여 하이드로젤 보호막을 사용하면 광전극의 구동 시간이 획기적으로 증가함을 입증

● 즉, 하이드로젤의 기계적/구조적 특성 최적화를 통해 장시간 구동이 가능한 보호막 조건을 도출하여 광전극 구동시간을 향상시키는데 기여

● 또한, 하이드로젤의 나노그물망이 광전극의 부식과 표면 촉매의 탈착을 동시에 억제함으로써 내구성을 높일 수 있음을 밝힘.

● 해당 연구는 광전극의 효율을 유지하면서 내구성을 매우 증가시킬 수 있는 원천기술을 개발한 것으로, 광전극 종류와 무관하게 적용이 가능하며, 광전극의 내구성 저하 메커니즘 규명과 구동시간 향상 방법을 원리적으로 제시하고 있어, 향후 반영구적 그린수소 생산 시스템 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대

※ Nature Energy 게재(2022.06.10.), “Hydrogel protection strategy to stabilize water-splitting photoelectrodes”

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단(리더연구, 나노소재기술개발사업) 지원