"광촉매만들조"의 두 판 사이의 차이

2019년 6월 17일 (월) 22:22 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : CuS/TiO2 복합광촉매 PEC cell을 이용한 VRB 제조 및 적용

영문 : Harvesting solar energy through PEC cell system including TiO2/CuS photocatalyst with VRB

과제 팀명

광촉매만들조

지도교수

김정현 교수님 문홍철 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학부·과 20153400** 강**(팀장)

서울시립대학교 화학공학부·과 20153400** 김**

서울시립대학교 환경공학부·과 20158900** 박**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 연구에서는 기존의 보편적으로 사용중인 촉매 TiO2와 비교하여 선행 연구에서 개발한 CuS/TiO2 복합촉매를 all-Vanadium redox reaction system을 적용한 PEC cell에서의 활성을 관찰하였다. Photocatalyst 속 CuS의 wt%(0.5, 1, 5, 15)를 다르게 하여 Iviumstat로 생성된 전류를 측정하고, UV-vis를 통해 흡수한 태양광을 분석하였다. UV-vis를 통해 합성한 복합광촉매들은 모두 P25보다 가시광선 영역에서 높은 흡수를 보여줌을 확인하였고, CuS의 함유량이 많을수록 그 흡수량 또한 많았다. 그중 가장 높은 전류를 생성한 1wt% sample은 에 비해 약 200%의 활성이 증가하는 결과를 보여주었다. 하지만 CuS함량에 비례하여 활성이 늘어나지는 않았는데, 이는 CuS가 표면에 더 많이 분포하면서 active center가 줄어들고, CuS 자체의 recombination도 늘어나기 때문이라는 결론을 내릴 수 있다.

개발 과제의 배경

석탄, 석유 등 화석연료의 고갈 과 국제 유가 상승, 기존 에너지의 환경오염 문제 등으로 인한 신재생 에너지 연구의 필요성이 대두 되고 있다. 18년 한국전력통계에 따르면, 17년도의 총 발전전력량은 576,412GWh 이며 신 재생에너지는 24,145GWh이다. 뿐만 아니라 17년도의 총 발전설비 량은 120,848MW이며 이 중 대체 에너지 생산능력이 9,187MW에 불과하기 때문에 생산 능력 향상을 위한 연구가 필요하다.

국제에너지기구(IEA) 에너지 통계(2018)에 따르면 2017년 신 · 재생에너지 공급량은 16,448천toe로 2016년 14,178천toe 대비 16.01%가 증가하였고, 그 중 태양광 에너지는 폐기물, 바이오 산업 다음으로 많은 비중 (약 9.2%)을 차지하고 있으며 그 비율이 점차 증가하고 있다. 기존 기술에서 많이 쓰이는 리튬이온배터리(LIB)는 출력용량이 높지만 폭발 위험이 있어 안전에 취약하다는 단점이 있다. 이에 따라 이 논문에서는 보다 효율적으로 태양에너지를 활용하는 PEC cell을 만들어 보았다.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 기존 물질(TiO2)과 비교했을 때 더 높은 전류세기
◇ 기존의 Lithium Ion Battery(LIB)가 아닌 Vanadium Redox Flow Battery(VRFB)를 이용
◇ 성분의 질량조성변화에 따른 전류세기 측정
     
◇ 가시광선영역의 태양광을 더 흡수하게 되었는지 Uv-vis를 통한 측정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ===개발 과제의 개요===
 ====개발 과제 요약====
-  이번 연구에서는 기존의 사용 촉매인 TiO2와 비교하여 선행 연구에서 개발한 CuS/TiO2 복합촉매를 all-Vanadium redox reaction system을 적용한 PEC cell에서의 활성을 관찰하였다. Photocatalyst 속 CuS의 wt%(0.5, 1, 5, 15)를 다르게 하여 Iviumstat로 생성된 전류를 측정하고, UV-vis를 통해 흡수한 태양광을 분석하였다. UV-vis를 통해 합성한 복합광촉매들은 모두 P25보다 가시광선 영역에서 높은 흡수를 보여줌을 확인하였고, CuS의 함유량이 많을수록 그 흡수량 또한 많았다. 그중 가장 높은 전류를 생성한 1wt% sample은 에 비해 약 200%의 활성이 증가하는 결과를 보여주었다. 하지만 CuS함량에 비례하여 활성이 늘어나지는 않았는데, 이는 CuS가 표면에 더 많이 분포하면서 active center가 줄어들고, CuS 자체의 recombination도 늘어나기 때문이라는 결론을 내릴 수 있다.
+  본 연구에서는 기존의 보편적으로 사용중인 촉매 TiO2와 비교하여 선행 연구에서 개발한 CuS/TiO2 복합촉매를 all-Vanadium redox reaction system을 적용한 PEC cell에서의 활성을 관찰하였다. Photocatalyst 속 CuS의 wt%(0.5, 1, 5, 15)를 다르게 하여 Iviumstat로 생성된 전류를 측정하고, UV-vis를 통해 흡수한 태양광을 분석하였다. UV-vis를 통해 합성한 복합광촉매들은 모두 P25보다 가시광선 영역에서 높은 흡수를 보여줌을 확인하였고, CuS의 함유량이 많을수록 그 흡수량 또한 많았다. 그중 가장 높은 전류를 생성한 1wt% sample은 에 비해 약 200%의 활성이 증가하는 결과를 보여주었다. 하지만 CuS함량에 비례하여 활성이 늘어나지는 않았는데, 이는 CuS가 표면에 더 많이 분포하면서 active center가 줄어들고, CuS 자체의 recombination도 늘어나기 때문이라는 결론을 내릴 수 있다.
 ====개발 과제의 배경====