| 초록 |
지구온난화 문제를 해결하기 위해 온실가스, 특히 이산화탄소의 배출량을 줄이기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 이산화탄소의 발생량을 줄이기 위해 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원이 필요한 상황이며, 그린수소가 강력한 후보 중 하나이다. 하지만 그린수소를 생성하는 수전해 반응은 기존의 방법들보다 생성비용이 비싸다는 단점이 있고, 이를 해결하기 위해 반응에 필요한 에너지를 줄이기 위해 다양한 방법들이 시도 되고 있다. 본 연구에서는 pH 조건에 따라 반응전위가 달라진다는 점에서 착안해 음이온교환막(AEM)과 양이온교환막(CEM)을 함께 사용한 hybrid 전기화학 시스템을 사용하여 cathode에서의 수소 생성반응은 강산성 조건에서, anode에서의 산소 생성반응은 강염기 조건에서 이루어지도록 시스템을 구성하였고, 수전해 반응에 필요한 이론적인 전압을 1.229 V에서 0.401 V까지 낮추었다. 또한 cathode 반응과 anode 반응에서 각각 이온이 소모되기 때문에 전하평형이 이루어지기 위해서는 이온의 이동이 필수적인데, 양이온 교환막, 음이온 교환막, 그리고 세 번째 전해질인 buffer solution을 도입하여, buffer solution에서의 이온을 제거하는 deionization과 수전해 반응을 동시에 수행할 수 있다. 그 결과 약 1 V의 Cell potential을 기록했고, 그 중 약 0.6 V의 전압이 수전해 반응에 사용되었음을 chronoamperometry를 통해 확인하였다. |
