나노기술 및 정책 정보

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교토(京都)대학 대학원 공학연구과, 공학부공업화학과 등의 연구그룹이 태양광 에너지를 구동력으로 이용하는 지속 가능한 수소 제조법 및 수소화 기술을 개발함.

수소(H2)는 청정한 차세대 에너지원으로 기대되고 있으며 의약품 및 향료의 합성에도 이용되고 있음.

연구진은 태양으로부터 얻는 에너지를 화학 합성에 이용하는 것을 목표로 연구하고 있으며, 본 연구에서 구하기 쉬운 유기 화합물인 케톤(ketone)의 광반응에 주목함. 케톤의 에탄올 용액을 식품을 보존할 때 사용되는 비닐봉투에 넣어 밀봉하여 태양광을 조사(照射)한 바, 케톤이 태양광을 흡수하여 반응하여 에탄올로부터 수소를 획득, ‘1,2-디올(diols)’이 생성됨. 생성된 ‘1,2-디올’은 태양으로부터 얻는 에너지를 화학 에너지로 축적함. 여기에 팔라듐 촉매를 작용시키면 축적된 에너지를 구동력으로 수소 가스를 발생, 케톤으로 돌아오는 것을 발견함. 발생한 수소 가스는 유기 화합물 합성에 이용할 수 있으며, 얻어진 케톤은 태양광과 에탄올을 이용하여 다시 ‘1,2-디올’로 변환할 수 있음. 즉, ‘1,2-디올’은 재생 가능한 자원인 태양광과 에탄올을 이용하여 재생할 수 있는 수소 캐리어로서 작용하고 있는 것임. ‘1,2-디올’은 상온·상압에서 고체이며 일반 플라스틱 병에 저장할 수 있음. 상온·대기 조건 하에서 적어도 반년은 분해되지 않고 보존할 수 있음.

본 연구 성과는 수소 캐리어로 작용하는 유기 화합물을 개발한 것으로, 본 수소 캐리어는 태양 에너지를 구동력으로, 에탄올을 수소원으로 이용하여 합성·재생할 수 있음. 본 기술은 지속 가능한 수소 제조법 및 수소화 기술로서 기대됨.

본 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society(Sustainable System for Hydrogenation Exploiting Energy Derived from Solar Light)에 게재됨.