신소재프로젝트 - 광세션/박막제조 및 특성 평가 결과보고서

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목차

1. 수소에너지의 필요성
2. 물분해(HER) 과정
3. Photoelectriochemistry, 광전기화학
4. Photocatalyst, 광촉매
5. Photoelectrochemistry cell, 광전기화학셀
6. Electrodeposition 의 원리
7. Electrodeposition 의 장단점
8. half Solar-to-Hydrogen Efficiency (STH)
9. Photocurrent, 광전류
10. Photocurrent density (Jph), 광전류 밀도
11. Onset potential, 개시전위
12. Overpotential, 과전압
13. 광촉매 물 분할 반응
14. 실험 결과 및 고찰
15. 참고문헌

본문내용

1. 수소에너지의 필요성
화석연료는 지역적 편재성과 매장량의 한계로 정치·경제적 불안요인이 존재한다. 온실가스 감축의무를 이행하면서도 자국 내 산업침체를 막고 국가 경제적 부담을 최소화하기 위한 친환경에너지원 필요성이 증대되며 최근 수소생산, 저장·수송, 활용 관련 안전성 확보 등의 기술 진보가 수소경제의 확산을 촉진시키고 있다. 수소는 타 에너지원대비 생산성, 효율성, 친환경성 부분에서 장점을 보유하고 있다. 수소는 다양한 에너지원으로부터 다양한 방식으로 생산되며 에너지의 전환 및 분산이 용이하다. 또한, 수소연료전지의 에너지효율은(전기와 열 모두 이용 시) 80%로 높은 편이며, 생산 과정에서 이산화탄소 포집·저장기술(CCS)을 이용하거나 신재생으로부터 얻은 전력 이용 시 CO2 배출량 저감(궁극적으로 제로) 가능하고 소비과정에서도 유해한 부산물이 배출되지 않는다.

2. 물분해(HER) 과정
물 전기분해를 통해 전기에너지를 물 분자에 가하면 수소와 산소 분자가 생성되며, 전체 반응식은 아래와 같이 표현된다.
2H2O ↔ 2H2 + O2 , E = 1.23V (1)
전체 반응은 수소 발생 반응(HER, Hydrogen Evolution Reaction)과 산소 발생 반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)의 두 가지의 반쪽 반응으로 이루어지며, 수소 발생 반응은 환원 전극, 산소 발생 반응은 산화전극에서 각각 일어난다. 각 반쪽 반응식은 일반적으로 아래와 같이 표현된다.

참고 자료

Ceramist, 제 19권 제1호 2016년 3월, 76-77p
KEMRI 전력경제 REVIE, 2017년 제 7호, 1-2p
KIC News, Volume 12, No. 1, 2009
한국 광촉매 협회 홈페이지
“자외선 광원 및 광촉매를 이용한 SO2 제거에 관한 연구”, 계명대학교 대학원 환경과학과 응용환경전공 박사학위논문, 2019, 류태욱, 39-40p
Journal of Power Source, “Recent progress in enhancing solar-to-hydrogen efficiency”, Jianqing, Chena, Donghui Yanga, Dan Songa, Jinghua Jianga, Aibin Maa,Michael Z. Huc, Chaoying Ni