초록 ▼

□ 연구개요
상온상압 조건에서 추가적인 외부전압 및 환원제(또는 희생이온) 없이, 그린수소 생산속도를 1,500배 이상 향상시키고, 120시간 이상 연속작동이 가능하며, 에너지원이 다각화된 반응시스템에서 범용적으로 활용할 수 있는 균일 상태의 이온성액체 기반 반응촉진제의 분자화학적 작동원리를 규명하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
☑ 본 연구에서는 외부전압과 알코올, 아민류와 같은 희생전자주개 시약을 전혀 사용하지 않고 상온상압 조건에서 수소발생반응을 촉진하였음.
☑ 수소발생반응에 일반적으로 사용되고 있

□ 연구개요
상온상압 조건에서 추가적인 외부전압 및 환원제(또는 희생이온) 없이, 그린수소 생산속도를 1,500배 이상 향상시키고, 120시간 이상 연속작동이 가능하며, 에너지원이 다각화된 반응시스템에서 범용적으로 활용할 수 있는 균일 상태의 이온성액체 기반 반응촉진제의 분자화학적 작동원리를 규명하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
☑ 본 연구에서는 외부전압과 알코올, 아민류와 같은 희생전자주개 시약을 전혀 사용하지 않고 상온상압 조건에서 수소발생반응을 촉진하였음.
☑ 수소발생반응에 일반적으로 사용되고 있는 1wt% Pt/TiO₂ 촉매를 기준으로 4시간 동안의 80 mW cm^-2 태양광(1 sun) 조사조건에서 수소생산량을 측정함으로써 촉진제 효과를 검증하였음. 그 결과, 순수 물에서는 수소가 거의 측정되지 않은 반면, 반응 촉진제가 추가되었을 때 최대 151.6 μmol g^-1 h^-1의 수소생산속도를 보였음. 반응촉진제를 사용하지 않았을 때 수소생산속도를 0.1 μmol g^-1 h^-1라고 가정하면, 수소생산 효율이 1,516배 향상된 결과로 볼 수 있음.
☑ 120시간 이상 연속 안정성 및 강한 광에너지(5 sun 이상) 노출 상태에서의 내구성 테스트를 완료하였음.
☑ 촉진제 농도에 따른 용액의 ¹⁹F NMR 측정을 통해 반응매개체의 화학적 조성을 실험적으로 측정하였으며, 이 결과를 바탕으로 전체 산화환원반응에 대한 반응매개체의 촉진 효과와 역할을 분자 수준에서 규명하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 연구과제의 결과는 상온상압 조건에서 나노촉매와 촉진제를 기반으로 하여 물로부터 수소 및 과산화수소를 생산할 수 있는 지속가능한 저(低)에너지 방식을 제시하였음(외부 전기 및 전압 사용률 0%).
○ 특히, 본 연구에서 개발한 균일 반응촉진제는 상온상압 조건에서 다양한 반응시스템에 범용적으로 활용이 가능하고, 별도의 외부전원공급과 희생시약 사용 없이 온실가스 배출 제로의 친환경 수소생산을 촉진할 수 있음.
○ 그린 수소생산량 1,500배 이상 향상 결과는 귀금속 사용량 최소화를 통한 촉매 제조비용 및 수소생산 단가 절감 효과를 가져옴.
○ 연속 120시간 안정성 및 강한 광에너지(5 sun 이상) 노출 상태에서의 내구성 테스트를 완료함으로써 장시간 활용 가능성을 보였음.
○ 촉진과정의 주요변수와 기초단계에 대한 이해를 통해 적합 촉매소재 및 반응시스템 설계를 위한 근거를 마련하였음.
○ 이 과정에서 그린수소 생산기술 개발을 위한 포괄적 교육 및 훈련을 통해 신재생 에너지 전문인력을 양성하였음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 그린 수소에너지의 중요성과 도전과제 ... 4
• 1.2. 나노소재 개발의 한계 ... 4
• 1.3. 반응촉진제 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.4. 이온성액체 기반 지속가능한 수소발생반응 촉진: 연구가설 제시 및 근거 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 수소발생반응 및 촉진제 준비 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 22