UNIST, 외부 전원 없이 햇빛으로 수소 만드는 유기 광전극 개발

UNIST 김진영·이재성·임한권 교수팀은 빛을 흡수하는 유기 반도체 층을 두 겹으로 쌓아 외부 전압 없이 물을 분해하는 탠덤 광전극을 개발했다고 밝혔다. 두 층의 전압을 합치는 연결 소재로 기존 PEDOT:PSS 대신 산화몰리브덴과 유기 분자 '2PACz' 결합 소재를 적용했다.

0.56㎠ 광전극은 외부 전원 없이 태양광 수소 전환 효율 7.9%를 기록했고, 10시간 뒤 초기 광전류의 86%를 유지했다(기존 연결 소재는 36% 수준). 광전극 백금 함량은 중량 기준 약 0.1%, 산소 발생 전극에는 니켈·철·코발트 촉매를 적용했으며 두 전극이 같은 수산화칼륨 용액에서 작동해 이온교환막이 필요하지 않다. 연구팀은 320㎠ 대면적 모듈로 야외 실증에 성공했고, 전 공정 경제성 평가에서 하루 10톤 생산 설비 가정 시 수소 1㎏당 9.26달러, 효율 16%·하루 30t 기준으로는 4.26달러로 추산됐다.