DGIST·국민대, 저전압 수계공정으로 그린수소용 광전극 효율 향상

DGIST 최종민 교수팀과 국민대 김영훈 교수팀이 태양광으로 수소를 만드는 광전극을 물 기반 저전압 공정으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에는 이산화티타늄에 빛 흡수 범위가 넓은 은·비스무트계 나노소재를 붙이려면 200V 이상의 고전압과 독성 유기 용매가 필요했는데, 나노결정 표면을 친수성 분자로 바꾸고 수용액 속에서 전기영동증착을 적용해 공정 전압을 4V로 낮추고 3분 만에 증착을 완료했다. 그 결과 광전류가 기존 단일 소재 전극보다 약 10배 향상돼 태양광 유사 조건에서 3.0mA/cm²의 광전류 밀도를 기록했고, 2시간 연속 조사 후에도 초기 성능의 65.1%를 유지했으며 수소 발생도 확인됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '스몰(Small)'에 게재됐다.

핵심

1. 공정 전압을 기존 200V 이상에서 4V로 낮추고 독성 유기 용매 없이 수용액에서 3분 만에 증착
2. 광전류가 기존 단일 소재 전극 대비 약 10배 향상, 광전류 밀도 3.0mA/cm² 기록
3. 2시간 연속 광조사 후 초기 성능의 65.1% 유지, 수소 발생 확인
4. DGIST·국민대 공동연구로 'Small'지에 게재