(Simulated sunlight powers a solar cell that converts atmospheric carbon dioxide directly into syngas. Credit: University of Illinois at Chicago/Jenny Fontaine)
현재 널리 보급된 태양전지는 한 가지 큰 단점을 가지고 있습니다. 태양빛이 있을 때만 전기 생산이 가능하다는 것이죠. 하지만 우리는 24시간 전기를 필요로 합니다. 따라서 태양 에너지를 다른 방식으로 이용하려는 시도가 계속해서 진행 중입니다. 그중 하나는 바로 태양 화학 전지입니다.
일리노이 대학의 연구자들은 태양 에너지를 이용해서 수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성 가스(syngas)를 만들어내는 태양 화학 전지를 개발해 이를 저널 사이언스에 발표했습니다. 이렇게 만든 합성 가스는 그 자체로 연소시켜 발전기를 돌릴수도 있고 디젤과 다른 형태의 액체 연료로 만들 수 있습니다.
사실 이전에도 여러차례 전해드렸듯이 이런 류의 연구는 많이 시도되고 있습니다. 그런데 이번 연구가 이전과 다른 점은 상용화의 가능성이 더 높다는 데 있습니다.
일리노이 대학의 아민 살레히 코진(Amin Salehi-Khojin) 교수와 그의 연구팀은 TMDCs(transition metal dichalcogenides)라는 촉매와 전해질, 그리고 두 개로 구성된 전극을 이용해서 새로운 태양 화학 전지를 만들었습ㅈ니다.
새로운 촉매는 물과 이산화탄소를 태양광으로 분해해서 전해질 내에서 이동시켜 합성 가스로 만드는데, 기존에 촉매에 비해 1000배나 효율이 높을 뿐 아니라 20배나 저렴하다고 합니다. 즉 경제성이 높다는 이야기입니다.
하지만 이 새로운 태양 화학 전지의 개발이 간단했던 것은 아니었습니다. 연구팀은 광화학 반응 과정에서 촉매가 산화되는 문제에 부딪혔습니다. 이 문제를 해결하기 위해 ethyl-methyl-imidazolium tetrafluoroborate을 물과 50대 50으로 섞은 전해질 수용액을 이용해서 산화를 방지하고 촉매의 기능을 유지시켰습니다.
현재 연구팀은 이 신기술의 특허 등록을 추진하고 있으며 상용화를 위한 연구를 진행할 예정입니다. 비싼 촉매를 사용하지 않고 태양 화학전지를 만들 수 있다는 점이 큰 메리트인데, 과연 이번에는 상용화에 성공할 수 있을지 미래가 주목됩니다.
참고
Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid, Science, science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaf4767
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