일본산업뉴스요약

낮은 비용으로 수소 만드는 촉매 개발
칸사이 대학 등, 태양광 에너지 활용

-- 백금 사용 없이 실현시켜 --
칸사이(關西) 대학의 하시모토(橋本) 교수팀은 의약품 수탁 제조회사인 후지(富士)화학공업(도야마(富山) 현)과 공동으로 태양광 에너지를 이용해 물에서 수소를 발생시키는 신(新)촉매를 개발했다. 귀금속인 백금 등의 사용 없이 낮은 비용으로 기존과 동등한 촉매 성능을 낼 수 있다고 한다. 연구팀은 2020년까지의 대규모 사업 기획 등을 위해 시작기(試作機) 개발을 계획하고 있다. 교토(京都) 시에서 개최 중인 인공광합성 국제회의에서 3일 발표될 예정이다.

개발된 촉매는 탄소재료인「산화그래핀」위에, 대량의 철 미립자를 균일하게 고정한 것이다. 전자를 방출하는 재료와 태양광 에너지를 촉매로 전달하는 역할의 색소를 함께 물 속에 넣어, 환원 반응을 통해 수소를 생성한다. 20ml의 용액에 2mg 정도의 촉매를 넣어, 발광다이오드(LED)로 빛을 비추면, 40시간 동안 5ml 이상의 수소 발생이 확인되었다. 이 수치는 백금 촉매를 사용한 경우와 같다고 한다.

독자적 가공기술로, 크기가 수 나노(나노는 10억분의 1)m의 철 미립자를 산화그래핀 위에 고정했기 때문에, 잘 벗겨지지 않는다. 실험에서는 합계 120시간의 경과 후에도 촉매 성능이 거의 변함 없어, 지속성이 뛰어났다. 현재는 신촉매와 함께 색소 등을 사용해야 하지만, 빛을 통해 물에서 산소이온과 전자를 생성할 수 있는 다른 촉매와의 조합이 가능하다면, 전자를 방출하는 재료 없이도 빛 에너지를 사용해 수소를 발생시킬 수 있다고 연구팀은 보고 있다.

지금까지의 수소를 발생시킨 반도체 및 촉매 연구에서는 귀금속을 사용하는 경우가 많았다. 신촉매는 철이나 탄소와 같은 지구상에 풍부하게 존재하는 물질을 원료로 하고 있기 때문에, 비용이 저렴하다. 백금의 가격은 1g당 수 천엔이지만, 신촉매는 수 십엔에 조달이 가능하다고 한다.

정부는 이산화탄소(Co₂)를 배출하지 않는 친환경적인 미래 에너지로서 수소 에너지를 적극적으로 도입할 방침을 표명하고 있다. 연구팀은 앞으로, 협력 기업을 더 모집해 수소플랜트 및 수소를 사용하는 연료전지 자동차 등으로의 실용화를 계획하고 있다.

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