압력을 높여 인공 잎의 그린 수소 생산 효율 증가 연구 발표

Seoul연구에 따르면, 물을 분해하여 수소를 만드는 광전기화학 전지가 더 높은 압력에서 훨씬 더 효율적으로 작동한다고 합니다. 이 전지는 햇빛을 이 과정을 위한 전기로 바꾸는 특수한 광전극을 사용합니다. HZB의 연구자들은 이 전지를 더 높은 압력에서 작동시키면 에너지 손실을 크게 줄일 수 있다는 것을 발견했습니다.

연구에 따르면 압력을 1에서 8바로 증가시키면 전체 에너지 손실이 절반으로 줄어들고, 기포 형성으로 인한 광학적 산란 손실이 감소하며, 산소가 상대 전극으로 이동하는 현상도 줄어듭니다. 가장 높은 효율은 압력이 6에서 8바 사이일 때 달성됩니다.

압력을 8바로 증가시키면 효율이 5-10퍼센트 향상됩니다. 이러한 개선은 주로 전극에 기포가 덜 형성되는 것에서 비롯됩니다. 이는 빛의 산란을 줄이고 전해질의 차단을 감소시킵니다. 이를 통해 광전극이 더 나은 빛을 받게 되고 전해질과의 접촉을 유지하여 높은 효율을 유지하는 데 도움이 됩니다.

PEC 셀은 최대 19%의 효율을 보였으나, 이 수준에서는 기포 형성이 문제가 됩니다. 연구 결과에 따르면, 더 높은 압력을 사용하는 것이 기포의 크기를 줄이는 데 도움이 됩니다. 이는 높은 효율을 유지시키고 수소 생산 과정을 더욱 효과적이고 안정적으로 만듭니다.

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연구팀은 다양한 조건과 요소들을 테스트할 수 있는 모델을 개발하여 효율성에 가장 영향을 미치는 요소를 찾아냈습니다. 연구 결과, 압력을 8바 이상으로 높이는 것은 큰 도움이 되지 않는다는 것을 발견했습니다. 따라서, 가장 좋은 결과를 얻기 위해서는 압력을 6바에서 8바 사이로 유지해야 한다고 권장합니다.

이 새로운 이해는 다른 전기화학 및 광촉매 시스템에 적용될 수 있으며, 이러한 장치의 효율성을 높일 수 있습니다. 이를 통해 그린 수소가 동일한 양의 수소를 생산하는 데 드는 에너지를 줄임으로써 더 실용적인 선택이 될 수 있으며, 비용 절감과 환경 영향을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 그린 수소 기술의 시장 진입을 가속화할 수 있습니다.

이 연구는 PEC 세포를 산업적으로 확장할 수 있음을 보여줍니다. 연구 결과를 더 큰 시스템에 적용하면, 기업들은 수소를 더 효율적이고 저렴하게 생산할 수 있습니다. 이는 지속 가능한 에너지원으로의 전환에 도움이 됩니다. 전반적으로, 이 연구는 녹색 수소를 보편적인 에너지원으로 만드는 중요한 단계입니다. 이 연구는 에너지 분야에만 이익을 제공하는 것이 아니라 다양한 용도로 깨끗하고 재생 가능한 자원을 제공합니다.