순수과학 하나의 촉매로 물을 전기 분해할 수 있다?

[sodnr]

 물을 전기 분해하면 산소와 수소가 된다는 것은 상식에 속합니다. 하지만 실제 우리 주변에서 물을 전기 분해해서 산소와 수소를 대량 생산하는 경우는 보기 어렵습니다. 사실 한밤중나 전력 소비가 적은 계절에는 남아도는 전기가 많을 텐데 왜 이 전력을 바탕으로 수소를 생산하지 않는 것일까요? 이유는 비용입니다.

 현재 물의 전기 분해에서 흔히 사용되는 촉매는 백금과 이리듐입니다. 둘 다 매우 비싸고 매장량도 얼마 안되는 물질이죠. 따라서 과학자들은 이를 대체할 수 있는 다른 촉매를 찾기 위해 많은 연구를 해왔습니다.

 2014년, 스탠포드 대학의 화학자인 홍지에 다이(Stanford chemist Hongjie Dai)는 훨씬 저렴한 금속인 철과 니켈을 이용한 전기 분해 촉매를 개발했습니다. 이는 물을 저렴한 가격에 전기 분해 할 수 있는 길을 열었다는데서 주목을 받았습니다.

 그리고 2015년, 역시 스탠포드 대학의 과학자들은 음극과 양극 모두를 한 가지 합금으로 만든 새로운 전기 분해 장치를 개발했습니다. 이들이 사용한 것은 산화 철-니켈(nickel-iron oxide) 전극으로 이를 음극과 양극으로 사용하여 물에 담그고 전류를 흘려보내면 복잡한 장치 없이 수소와 산소를 얻을 수 있습니다.

(스탠포드 대학의 과학자들이 새로 선보인 산화 철-니켈 촉매. Stanford scientists have invented a device that produces clean-burning hydrogen from water 24 hours a day, seven days a week. Unlike conventional water splitters, the Stanford device uses a single low-cost catalyst to generate hydrogen bubbles on one electrode and oxygen bubbles on the other. Credit: L.A. Cicero/Stanford News Service )

(동영상)  

 연구의 주저자인 하오티엔 왕(Haotian Wang)은 이 새로운 촉매가 1.5V의 낮은 전압에서도 물을 전기 분해 할 수 있을 뿐 아니라 상온에서 82%라는 매우 높은 효율을 달성했다고 설명했습니다. 여기에다 새로운 촉매는 각기 다른 pH 를 지닌 전해질 용액이 필요했던 이전의 방식과 달리 한 가지 형태의 전해질만 있으면 되 물의 전기 분해시 필요한 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다. 촉매가 견딜 수 있는 시간도 200시간 이상입니다. 

 최근 재생에너지의 비중이 올라가면서 여러 국가에서 당면한 문제는 필요없는 상황에서도 전력이 계속생산된다는 것입니다. 풍력과 태양에너지 생산에서 남는 잉여 에너지를 저장해서 유용한 자원을 생산하거나 혹은 에너지를 저장하는 연구가 진행 중인데, 저렴한 수소의 생산 역시 가능한 방법 중에 하나입니다. 

 과연 이런 연구가 미래에 저렴한 수소 생산으로 이어질 수 있을지 궁금합니다. 

 이 연구는 Nature Communications에 실렸습니다. 

 참고  

   http://phys.org/news/2015-06-single-catalyst-splitter-clean-burning-hydrogen.html

[출처] 하나의 촉매로 물을 전기 분해할 수 있다? |작성자 고든

[_Arondite_]

호오! 좋은데? 200시간이면 아직 짧은 편이지만 그럭저럭 괜찮은 수준에 도달했군요.

[이 지옥같은 행성]

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[Suhanmu]

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