국내 연구진이 국내 최초로 ‘음이온 교환막 해수 전기 분해 기술’을 개발해 지구상에서 가장 풍부한 수자원 인 해수를 이용하여 녹색 수소를 직접 생산함으로써 수소 생산 비용을 획기적으로 줄일 수있다.
한국 재료 연구원, 고성능 음이온 교환막 해수 전기 분해 기술 개발
과학 기술 정보 통신부 산하 정부 출연 연구 기관인 한국 재료 연구원 (원장 이정환)은 최승목, 이지훈 에너지 연구팀이다. 및 전자 재료 연구실. 그리고 지구상에서 가장 풍부한 해수를 전기 분해하여 고순도 수소를 생산하는 데 성공했습니다.
녹색 수소 생산에 적합한 물 전기 분해 기술 중 ‘음이온 교환막 물 전기 분해’는 저렴한 비 귀금속 촉매를 사용하여 저비용으로 고순도 수소를 안전하게 생산하는 기술이다.
그러나 수소 생산에는 정수 (초순수)를 사용해야하므로 수소 생산 비용을 높이고 물 전해 기지의 팽창을 방해하는 원인이되었습니다.
연구팀은 전극 표면에 니켈 (Ni)이 도핑 된 고 선택성 2 차원 나노 시트 형태로 수산화철 (FeOOH) 촉매를 직접 형성하여 촉매 일체형 전극을 개발했습니다. 이를 통해 산소 발생 반응 과전압 및 물질 전달 저항이 감소되었으며,이 전극을 음이온 교환막 물 전기 분해에 적용 및 최적화하여 염소 발생 반응을 억제하여 높은 수소 발생 효율을 확보 할 수있었습니다.
일반적으로 해수를 직접 전기 분해하여 수소를 생성하면 음극에서 수소를 얻을 수 있지만 반대쪽 양극에서는 해수에 포함 된 염화물 이온이 산화되어 염소가 생성되고 물은 산화되어 산소가 생성됩니다. 발생하는 ‘산소 진화 반응’은 경쟁적으로 일어날 것입니다. 이때 전극 표면은
국부적으로는 산성 분위기가 존재하기 때문에 고가의 귀금속 (백금 (Pt), 이리듐 (Ir), 팔라듐 (Pd), 팔라듐 (Pd)) 등의 전극 촉매 소재로 사용해야한다는 단점이있다. 등) 산에 안정합니다.
하지만 연구팀은 해수의 pH (pH, 용액의 수소 이온 농도 지수)를 조절하여 염소화 반응이 일어나는 전위를 1.36V (vs.RHE)에서 1.72V (vs.RHE)로 높여 반응 및 개발 개발. 비 귀금속 촉매 재료의 사용은 고 활성 촉매를 적용하여 과전압을 줄이고 산소 발생 반응이 일어나도록 유도함으로써 가능합니다.
최승목 연구 책임자는“비 귀금속 계 음이온 교환막 해수 전기 분해 기술을 통해 해수로부터 고순도 수소를 저렴하게 생산할 수있는 길을 열었다”고 말했다. “만약 그것이 생산된다면 우리는 수소를 해상 수소 용기에 직접 충전 할 수있는 새로운 비즈니스 모델을 만들 것으로 기대합니다.”
이번 연구 성과는 과학 기술 정보 통신부 수소 에너지 혁신 기술 개발 사업과 한국 재료 연구원 주요 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 왕립 재료 화학 지에 게재되었다. 화학 학회 (RSC). A, 제 1 저자 박유세, 이주영 박사)가 3 월 3 일 표지로 게재됐다.
연구팀은 현재이 연구 결과를 음이온 교환막 해수 전해 시스템에 적용하는 실증 연구를 진행하고있다.
온라인 중앙 일보
