생체모사 하이드로젤 기술을 이용한 그린 수소 생산용 광전극 내구성 증대

기계공학과 이형석 교수 연구팀은 신소재공학과 문주호 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 물과 빛으로 수소를 생산하는 ‘광전극’의 구조 손상을 방지함으로써 광전극의 구동 시간을 획기적으로 증대시킬 수 있는 하이드로젤 보호층을 개발하였다.
광전극들은 구동 과정에서 표면 촉매 탈착 및 표면 용해가 발생하여 장시간 구동이 어렵다는 한계점이 있다. 본 연구팀은 바다 속 가혹한 환경에서 광합성을 하는 ‘해양생물’의 표피층에 있는 ‘하이드로젤’이 세포 손상을 억제한다는 점에 착안하여, 물 속에서 구동되는 광전극의 표면을 하이드로젤로 코팅하는 아이디어를 고안했다. 특히, 광전극에서 발생하는 수소 버블과 보호층 사이의 물리적 상호작용을 이론/수치해석/실험으로 분석함으로써, 수소 버블에 의한 보호층 손상이 최소화되는 조건을 도출하였다.
본 연구 결과는 에너지 분야 최상위 국제학술지 ‘Nature Energy (Impact Factor 67.439, 분야 상위 0.420%)’에 6월 9일 온라인 게재되었다.

해당 논문 링크: https://www.nature.com/articles/s41560-022-01042-5