수소폭탄조
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : g-C3N4/Cu2O/CuO 광촉매의 Z-scheme을 통한 광활성 전자 증대를 통한 물로부터의 수소생산
영문 : Enhancing photoactive electrons in Z-scheme assisted g-C3N4/Cu2O/CuO photocatalysts for reductive water splitting to hydrogen
과제 팀명
수소폭탄
지도교수
김정현 교수님, 문홍철 교수님
개발기간
2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 화학공학과 20163400** 강**(팀장)
서울시립대학교 화학공학과 20163400** 정**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
◇ 띠 간격이 작은 반도체 성질의 새로운 물질을 발견하고 광촉매의 효율을 높인다.
◇ 수소 생산 효율을 가장 좋게 하는 Cu2O/CuO비율로 산화를 시킬 수 있는 산소의 농도와 CuS 함량 조건을 찾는다.
◇ g-C3N4/Cu2O/CuO 복합체가 어떤 방식으로 광촉매로서의 역할을 하는지 원리를 탐구한다.
◇ 수소 생산량 목표를 3000µmol/h∙g로 잡아 기존의 광촉매보다 높은 효율을 얻는다.
◇ 3회 이상 반복 실험 후에도 효율을 유지한다.
개발 과제의 배경
21세기에 들어서 우리는 환경오염과 에너지 자원의 고갈에 대한 문제에 직면해있다. 때문에 전 세계인들의 관심은 친환경을 향하고 있다. 그 중 가장 큰 문제는 막대한 화석연료 사용량이다. 환경학자들이 석탄과 석유사용에 대한 문제점을 지속적으로 지적해왔다. 정부차원에서는 대비책으로 신에너지 개발에 관심을 기울이고는 있지만, 이렇다 할 큰 진전은 없는 실정이다. 석유에 대한 사용량과 의존도는 증가하지만 신에너지의 개발속도는 아직 미흡한 수준인 것이다.
개발 과제의 목표 및 내용
◇ g-C3N4 nano sheet type 중 가장 비표면적이 높은 종류를 선정
◇ 가시광선 영역의 흡수율을 높이는 광촉매 구조 제안
◇ 복합 광촉매의 밴드갭 구조 분석과 재결합 방지에 미치는 영향 탐구
◇ 우수한 수소 생산성을 가지는 최적의 비율을 선정(산소 분압, CuS 함량)
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
내용
- 특허조사 및 특허 전략 분석
내용
- 기술 로드맵
내용
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
◇ 실제 태양광 하에서 물 분해 수소생산 효율을 극대화하여 산업적 응용이 불가능한 것을 극복할 수 있다.
◇ 수소 생산 외에도 유기물 분해 등의 친환경적 분야에도 응용이 가능할 것으로 보인다. 현재 광촉매 유기물 분해 연구는 미세먼지와 대기오염물질 분해 기능을 할 수 있으며, 해당 기능을 하는 제품으로는 페인트 와 공기청정기로 상용화되어 있는 단계이다.
◇ 예를 들어 천안시의 발표에 따르면 광촉매 공기정화의 경우 질소산화물 저감 효과에 대한 실험실 평가 결과, 약 20분 정도 경과한 후 질소산화물이 42.8%의 감축효과를 보인 것으로 나타났다. 이처럼 광촉매는 실제 환경에 대입되어 효과를 거둘 정도로 기술적 발전을 이룬 단계이며 이후 지속적인 개선을 통해서 기술적 응용이 다양하게 나타날 것으로 예측된다.
◇그 뿐만 아니라 염료 등의 코팅 강화에도 사용 될 수있다.
◇광촉매 제조 시 기존 g-C3N4, Cu2O 합성 과정에 비해 생산 과정을 간소화한다.
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
◇ 물과 태양광은 지구 어디든 존재하기 때문에 화석연료 매장의 지역적 한계를 벗어날 수 있다.
◇ 우리나라의 경우, 높은 해외 에너지 수입 의존도를 낮출 수 있다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
구성원 및 추진체계
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
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
