• 공업화학전망
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• 제24권1호
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• pp.14-24
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• 2021

최근 전 세계적으로 이산화탄소를 포함한 대기 오염원의 배출을 줄이고 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 청정에너지원으로 '수소'를 주목하고 있다. 하지만 현재까지 사회에 유통되는 대부분의 수소는 화석연료 개질을 기반으로 생산되기 때문에 2차 환경오염의 위험을 가지고 있다. 이에 이산화탄소 배출이 없이 태양에너지로부터 물을 분해해 수소를 생산하는 광전기화학 수소 생산 기술이 주목받고 있다. 단 광전기화학 물분해 수소생산을 실현하기 위해서는 수소를 충분히 생산시킬 수 있는 충분한 전류밀도, 과전압을 최소화하는 높은 개시전위, 및 그 생산비용을 최소화 할 수 있는 저렴한 공정 등을 동시에 만족시킬 수 있는 광전극 소재 개발이 필요하다. 최근 광소자용 소재로 각광을 받는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 소재가 상기의 조건들을 상당히 만족할 것으로 기대되고 있어 광전기화학 물분해 셀로 적용되는 연구들이 수행되고 있다. 본 기고문에서는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 소재기반 광전기화학 물분해 관련 최신 연구동향과 전망을 다루고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.676-676
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• 2013

무기물 양자점을 광감응 염료로 사용하는 경우 양자점의 사이즈 조절만으로 밴드갭을 조절할 수 있어 광학적 특성 조절이 용이하며, 유기 염료보다 광흡수 능력이 뛰어난 장점을 가진다. 특히 카드뮴 계열의 CdS, CdSe 양자점을 순차적으로 증착하여 사용하는 경우 가시광 전 영역을 효율적으로 흡수, 이용할 수 있어 광전기화학 셀의 광전극으로 사용 시 높은 성능을 기대할 수 있다. 하지만, 카드뮴 계열 양자점의 경우 광전기화학 셀로의 구동에 있어 안정성이 낮은 문제점이 있으며, 이는 양자점에 남아있는 정공이 관여하는 양자점 부식 반응으로 인한 것이다. 본 연구에서는 보다 안정적이면서도 고효율의 광전기화학적 수소생산 시스템을 위해, CdSe/CdS 양자점 감응형 ZnO 나노선 광전극에 IrO2 촉매물질을 증착하였다. CdSe/CdS 양자점이 가시광 전 영역을 흡수하며, ZnO 나노선 구조를 통해 생성된 광전자를 효율적으로 포집하여 높은 광전류 특성을 기대할 수 있다. 나아가 산소생산용 조촉매로 많이 사용하는 $IrO_2$ 촉매 물질의 추가증착을 통해 양자점에서 생긴 정공을 빼 줌으로서 정공이 관여하는 양자점 부식 반응을 방지할 수 있다. 실험결과 촉매물질의 증착 이후 광전류 생성 특성 및 수소생산량이 증가하였으며, 안정성 또한 상당히 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.331-336
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• 2009

본 고에서는 광전기화학적 수소 ($H_2$) 발생 전지의 연구 개발 현황을 소개한다. 이를 통해 water-splitting 전지의 기본 원리를 이해하고 기술적 문제점 및 국내외 연구 현황, 향후 개발 동향 등을 살펴본다.

• 전기의세계
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• 제33권4호
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• pp.230-235
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• 1984

본고의 내용은 다음과 같다. 1. 반도체 광 여기에 의한 process 2. 반도체 광전기 화학의 당면과제 3. 문제점과 전망

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.64-71
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• 2010

This paper deals with an economic evaluation of domestic immersing type photoelectrochemical hydrogen production. We also make some sensitivity analysis of hydrogen production prices by changing the values of input factors such as the initial capital cost, the solar to hydrogen conversion efficiency, and the system duration time. The hydrogen production price of the immersing type photoelectrochemical system was estimated as 8,264,324 won/$kgH_2$. It is expected that the production cost by photoelectrochemical hydrogen production can be reduced to 26,961 won/$kgH_2$ if the solar to hydrogen conversion efficiency is increased to 14%, the system duration time is increased to 20,000 hours, and the initial capital cost is decreased to 10% of the current level. The photoelectrochemical hydrogen production is evaluated as uneconomical at this time, and we need to enhance the solar to hydrogen conversion efficiency and the system duration time as well as to reduce prices of the system facilities.

• 에너지공학
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• 제3권1호
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• pp.36-43
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• 1994

광전기화학전지의 전극으로 TiO2 반도체 전극을 선택하여, sol 용액을 dip-coating 방법으로 티타늄 금속위에 입혀 만든 TiO2 필름의 광전기화학특성을 연구하였다. Dipping 횟수와 TiO2 필름의 두께간에는 선형적인 비례관계가 나타났으며, 15회 코팅하여 얻은 5.5$\mu\textrm{m}$에서 가장 큰 광전류값을 얻을 수 있었다. 전극의 최종열처리를 50$0^{\circ}C$에서 20분간 행하였을 때 광전류값이 가장 컸고, 열처리시간을 증가시키고, 열처리 온도가 50$0^{\circ}C$ 이상이 되면 광전류는 감소하였다. 유기첨가제로 HPC를 사용한 경우 sol 용액의 점도 및 제조된 전극의 광전류값이 가장 크게 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.266-266
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• 2015

전 세계적으로 무한한 청정에너지 개발에 대한 연구가 주목받고 있다. 그 중, 수소에너지는 화석연료의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 자원이며 수소 생산 방법 중에서도 태양에너지를 이용한 수소 생산 기술은 가장 이상적인 수소 생산 시스템이라 할 수 있다. 대표적인 광전극 소재로는 $WO_3$, ZnO, $Fe_2O_3$, $BiVO_4$ 등과 같은 무기 소재가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 Si, CIGS 등과 같은 태양전지와 상기 광전극을 집적하는 탄뎀형 소재/소자가 개발되고 있다. 광전반응이 우수한 전도성 고분자는 광전기화학 전지의 소재로 개발되고 있다. 그러나 유기물의 수중 불안전성 문제 때문에 직접적으로 물에 침전시키는 것이 아니라 외부의 인가 전원용으로 그 사용이 제한적이다. 본 연구에서는 유기계 소재의 direct energy conversion을 위한 효율 및 수중 안정성 향상을 위하여 Ni계 촉매 및 그래핀옥사이드가 융합된 유기기반 광전기화학전지를 개발하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제34권6호
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• pp.19-31
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• 2021

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제22권4호
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• pp.35-41
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• 2008

• 에너지공학
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• 제15권2호
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• pp.96-106
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• 2006

다양한 수소에너지의 생산방법 중에서 진정으로 청정하고 지속가능한 유일한 기술이 물로부터 수소를 획득하는 태양-수소제조 시스템이다. 태양에너지를 활용한 물로부터 수소생산 연구는 1979년 일본 동경대학의 Honda와 Fujishima 교수의 광전기화학적 방법이 성공적으로 제시된 이래로 매우 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 관심은 가시광 광촉매 제조, 광전기화학전지 등의 개발을 유발하였으며, 융합기술의 하나인 바이오-광촉매 복합시스템 구성 등의 연구를 도출시켰다. 본 고에서는 이들 태양의 광에너지를 직접 활용한 물분해 수소생산 기술을 소개하였으나 태양열을 이용한 수소 제조기술은 포함시키지 않았다.