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KR100766701B1 - 광전셀을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템 - Google Patents

광전셀을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템 Download PDF

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KR100766701B1
KR100766701B1 KR1020060120791A KR20060120791A KR100766701B1 KR 100766701 B1 KR100766701 B1 KR 100766701B1 KR 1020060120791 A KR1020060120791 A KR 1020060120791A KR 20060120791 A KR20060120791 A KR 20060120791A KR 100766701 B1 KR100766701 B1 KR 100766701B1
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hydrogen
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정광덕
민병권
김수항
오준우
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 광전셀(photoelectric cell)을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템에 관한 것으로서, 특히 반도체 디바이스(device)와 광원을 이용하여 물을 분해하여 수소를 생산하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 물의 전기화학분해용 수용액 전해질의 외부에 광전셀을 설치함으로써, 광전극이 수용액 전해질 내부에 위치하도록 고안된 기존의 광전기화학전지(photoelectrochemical) 시스템에 비해, 전해질에 의한 부식을 방지할 수 있으므로 광활성 저하 등의 문제를 해결할 수 있어 수소생산 시스템의 운전 수명을 연장할 수 있고, 또한 다양한 종류의 광전셀을 적용할 수 있다는 장점이 있다.

Description

광전셀을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템 {SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN FROM WATER ELECTROLYSIS USING PHOTOELECTRIC CELLS}
도 1은 본 발명에 따른, 광전셀을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템의 구성요소를 보여주는 도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용한 광전기화학전지 시스템의 개략도이다.
* 도면 부호에 대한 간단한 설명
1: 광전셀
2: 산화전극
3: 환원전극
4: 이온분리막
5: 수용액 전해질
6: 광원
본 발명은 광에너지 조사에 의한 물 분해로부터 수소를 생산하는 광전기화학전지(photoelectrohemical; PEC) 시스템에 관한 것이다.
광 (예, 태양) 에너지를 이용한 물 분해로부터 수소를 생산하는 시스템은 최종 생성물이 수소와 산소라는 점에서 가장 친환경적일 뿐만 아니라 자연으로부터 가장 쉽게 이용할 수 있는 태양광과 물을 각각 에너지 자원과 반응물로 이용하기 때문에 재생가능하고 환경 친화적인 가장 이상적인 수소 생산 방법이라고 할 수 있다.
기존에 알려진 PEC 시스템의 예로서는 탄뎀(tandem) 또는 하이브리드(hybrid) 시스템을 들 수 있다. 구체적인 예로서 그래첼(Graetzel) 등에 의해 제안된 탄뎀 셀 시스템(미국 특허 제 6,936,143 호 참조)에서는, 전도성 기판 (예, F-도핑된 주석 이산화물)의 양면에 WO3 또는 Fe2O3와 같은 광활성이 있는 산화물 층과 염료 감응형 TiO2 층을 직렬로 연결하여, 이와 접촉하고 있는 수용액 전해질을 분해함으로써 수소를 생산하고 있다. 또한 밀러(Miller) 등에 의해 제안된 하이브리드 고상(hybrid solid state) PEC (미국 특허 제7,122,873호 참조)에서는, 실리콘과 같은 반도체 층위에 Fe2O3 또는 WO3 와 같은 산화물 반도체 층으로 만들어진 광전극을 이용하여 물 분해에 의해 수소를 생산하고 있다.
상기에서와 같이 기존에 알려진 물 분해 수소 생산 시스템은 모두 광전극이 수용액 전해질과 직접적으로 접촉하고 있고, 이로 인해 광전극과 전해질과의 반응 에 의한 부식으로 인한 성능 저하 등의 문제점들을 갖게 된다. 또한 수용액 전해질 내에서 가급적 안정한 물질들만이 광전극으로 이용될 수 있어 더 좋은 광전 효율을 낼 수 있는 반도체 물질들의 사용에 제한 요인이 되기도 한다. 예로서 현재까지 알려진 가장 광전 효율이 높은 실리콘 광전셀은 수용액 전해질에 부식이 쉽게 되므로 실질적 PEC 시스템 적용에 한계가 있다.
이에, 본 발명의 목적은, 수용액 전해질과 분리하여 광전셀(photoelectric cell)을 설치하여 광전극의 수용액 전해질에 의한 광활성 저하를 방지하고, 또한 더 나아가 다양한 종류의 광전셀의 PEC 시스템으로의 적용을 가능하게 할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 산화 및 환원 촉매전극 및 이들 사이의 이온분리막이 수용액 전해질에 침지되어 있고, 상기 수용액 전해질의 외부에서 상기 산화 및 환원 촉매전극에 광전셀이 전기적으로 연결된 구조를 갖는, 광 조사에 의한 물 분해를 통해 수소를 생산하는 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명의 수소 생산용 광전기화학시스템은 전기화학에 의한 물 분해용 수용 액 전해질 외부에 광전셀(photoelectric cell)을 설치하여 광전셀과 물분해용 전극들을 전기적으로 연결한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 상기 광전셀에 광을 조사하면 광전셀이 광을 흡수하여 전자와 정공을 발생시키고 이들을 수용액 전해질 내부에 위치한 산화(산소발생극), 환원(수소발생극) 촉매전극으로 전달하여 물을 분해함으로써, 산화전극에서 산소를, 환원 전극에서 수소를 분리하는 공정에 의해 수소를 생산한다.
본 발명에 따른 광전셀을 이용한 물 분해 수소 생산 시스템의 구성을 첨부된 도 1을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 크게 광전셀 (1), 산화 촉매 전극 (2) 및 환원 촉매전극 (3), 이온분리막 (4) 및 수용액 전해질 (5)의 다섯 가지 구성요소로 이루어져 있다.
광전셀 (1)로는, 광을 흡수하여 전자-정공 쌍 (electron-hole pair)을 만들 수 있는 반도체 물질을 포함하는, 기존에 태양전지(solar cell)로서 개발 이용되고 있는 모든 것들을 사용할 수 있으며, 예를 들면 실리콘 반도체를 이용한 광기전력(photovoltaic) 태양전지, 염료 감응형(dye-sensitized) 태양전지, 칼코겐 화합물 태양전지, 산화물 박막 태양전지, 또는 유기 반도체 태양전지, 또는 이들의 조합 형태 등을 사용할 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 반도체 태양전지로는 무정형 실리콘, 단결정형 실리콘 (c-Si), 다결정형 실리콘 (p-Si) 등의 실리콘 반도체; CdTe (카드뮴 텔루라이드), CIGS (구리 인듐 갈륨 셀레나이드), CIG (구리 인듐 셀레나이드), GaAs (갈륨 아르세나이드) 등의 칼코겐 화합물; PPV(폴리페닐렌비닐렌), CuPc(Cu-프탈로시아 닌), 플러렌 C60, 펜타센(pentacene), P3AT(폴리(3-알킬싸이오펜), PFO(폴리플루오렌), Alq3(트리스(8-하이드록시퀴놀린) 등의 고분자 또는 유기화합물; TiO2, SrTiO3, FeTiO3, MnTiO3, BaTiO3, ZrO2, Nb2O5, KTaO, WO3, Fe2O3, ZnO2, SnO2, PbO, Bi2O3 등의 산화물; 상기 산화물에 Ti, Si, Ge, Pb, Sb, Zr, Bi, Mo, Ta, V, N, Cl, F, Br, I 등의 소량 불순물 원소(dopant)가 포함된 도핑된 산화물 등이 포함될 수 있다.
광전셀 (1)의 크기는 1 cm × 1 cm 로부터 100 cm × 100 cm 까지의 범위에서 다양할 수 있으며, 광-대-수소 효율이 최적인 조건에서 적절히 결정될 수 있다. 광전셀의 종류에 따라 생성 전압이 물 분해에 필요한 전위보다 작을 경우 별도의 추가의 광전셀을 이용할 수도 있다.
본 발명에 따라 광전셀을 전해질의 외부에 장착하는 것은 기존의 내부 광전극 형성 시스템에 비해 다양한 이점을 제공한다. 우선, 전해질 내부 광전극을 이용할 경우에는 수용액 전해질 안에서의 광전극 부식 때문에 장시간 사용이 불가능한데, 본 발명은 그러한 부식 문제를 피할 수 있다. 또한, 내부 광전극을 사용하는 경우에는 광을 받는 부분을 투명한 재료를 이용하여 제작하여야 하는데, 본 발명의 경우는 광을 직접 받을 수 있으므로 전해조의 재료에 제한이 없다. 또한, 내부 광전극을 사용할 경우는 광이 전해질을 통과해서 광전극에 닿기 때문에 광 흡수효율이 떨어질 수 있으며 전해질 안에서 이온의 이동 거리가 길어지기 때문에 수소발생 효율도 감소할 수 있으나, 본 발명에서는 그러한 문제가 배제될 수 있다. 또 한, 본 발명에 따라 전해질 외부에서 광전셀을 사용하면 광전셀의 교체도 보다 용이해진다.
본 발명의 시스템에 있어서, 상기 광전셀 (1)은 산화 촉매 전극 (2) 및 환원 촉매 전극 (3)에 전선에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 전선은 당업계에 공지된 것들 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
광전셀에서 광 조사에 의해 여기된 전자와 정공은 전선을 통해 촉매 전극으로 이동해 산화, 환원 반응을 통해 각각 산소와 수소를 생성하게 된다. 상기 산화 및 환원 촉매 전극은, 광전셀로부터 전달된 정공과 전자가 수용액상에 존재하는 OH- 또는 H+ 와 반응하여 산소와 수소를 발생시키게 하는 촉매 막으로, 각 반응의 과전압을 줄이는 역할을 하고 전해질에 침지되기 때문에 촉매반응의 활성이 높고 수용액에서 안정성이 높은 물질로 구성되어 있다.
상기 산화 또는 환원 촉매전극으로는 통상의 공지된 전극 재료들을 사용할 수 있다. 산화 촉매전극으로는 산소발생에 대한 과전압을 낮추기 위해 Ni, 철산화물, RuO2 등을 사용할 수 있으며, 수소발생을 위한 환원반응 촉매막으로는 Pt, CoMo 합금 등이 사용가능하다. 구체적으로 예를 들면 산화전극으로는 Ni, RuO2, Fe2O4, CoNi2O4, CoFe3O4, 이들의 조합 등의 물질을 사용할 수 있으며, 환원 전극으로서 Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, CoMo, CoMo 합금, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
산화 또는 환원 전극은 위에 언급한 물질들이 판 또는 메쉬 형태의 스테인레 스강, Ti, Ni 등의 기판에 담지된 형태일 수 있다.
상기 산화 촉매전극과 환원 촉매전극 사이에는 이온분리막 (4)이 설치되어 H+ 또는 OH-의 선택적 이동을 가능하게 해주며 이로 인해 산소와 수소가 서로 분리된 상태로 발생하게 된다. 상기 분리막의 종류는 수용액 전해질이 산 또는 염기이냐에 따라 양이온 또는 음이온 교환수지가 이용되며, 이들이 당 업계에 널리 공지되어 있다.
본 발명에 따르면 상기 산화 및 환원 전극 및 이들간의 이온분리막은 수용액 전해질(5)에 침지되는데, 상기 수용액 전해질 (5)은 통상의 방법에 따라 H+ 또는 OH-의 전도도를 높이기 위해 소정 농도, 예를 들면 1 내지 5 M의 NaOH, KOH 또는 H2SO4 와 같은 무기 강염기 또는 강산 수용액으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하나, 이들 실시예가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예
실리콘 단결정 광전셀을 전해조 외부에 부착하여 도 1에 나타낸 바와 같은 구조의 광전기화학전지를 제작하고 이를 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같은 시스템으로 이용하여 수소를 생산하였다.
구체적으로, 아크릴판(12.5 × 12.5 cm2)을 상하판 준비하여 이들 사이에 산화 촉매 전극 (2), 환원 촉매 전극 (3) 및 이들 사이에 OH- 이온이 선택적으로 통과할 수 있는 음이온 교환막 (4)을 삽입하고 적층밀봉시켰다. 상기 산화 촉매 전극으로는 Ni 메쉬(mesh)를 사용하였고 환원 촉매 전극으로는 Pt 기판을 사용하였다. 상기 적층체에 호스를 통해 외부 실린더로부터 1M NaOH 수용액이 전해질 (5)로서 순환투입되도록 하였으며, 상기 실린더에는 광전기화학반응 중에 감소되는 양 만큼의 물이 보충되도록 하였다.
이렇게 구성된 광전기화학전지의 아크릴판 외부면에 실리콘 태양전지(12.5 × 12.5 cm2)(Voc=2.59 V, Isc=1.582 암페어, Pmax=2.686 W) (1)를 부착하고 전선을 이용하여, 전자는 상기 환원전극으로, 전하는 상기 산화전극으로 흐르게 연결하였다.
상기와 같이 제작된 광전기화학전지를 도 2에 나타낸 바와 같이 지지대로 지지시킨 후, 여기에 100W 할로겐 램프를 광원으로 사용하여 빛을 조사하여, 생성되는 수소의 량을 리터 드럼형(Ritter Drum Type) 기체유량 측정기를 사용하여 매 30분 간격으로 측정하였다. 시간에 따라 생성된 수소의 양을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112006089993468-pat00004
상기 표로부터, 본 발명에 따르면 광전셀을 전해질의 외부에서 산화 및 환원 전극에 전기적으로 연결함으로써 우수한 효율로 수소를 생산할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 수용액 전해질 외부에 광전셀을 장착하여 물분해 광전기화학 반응을 수행하면 수용액 전해질과 접촉상태에서 발생되기 쉬운 광전극 부식이 방지되고 광활성 저하를 막아 수소 생산의 지속성을 확보할 수 있다. 또한 현재 개발된 또는 앞으로 개발 가능성이 있는 다양한 종류의 태양전지 시스템을 수소 생산에 적용할 수 있어 매우 발전 가능성이 있는 친환경적 에너지 제조 방법이라 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 산화 및 환원 촉매전극, 및 이들 사이의 이온분리막이 수용액 전해질에 침지되어 있고, 상기 수용액 전해질의 외부에서 상기 산화 및 환원 촉매전극에 광전셀이 전기적으로 연결된 구조를 갖는, 광 조사에 의한 물 분해를 통해 수소를 생산하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광전셀이 실리콘 반도체계 태양전지, 염료 감응형(dye-sensitized) 태양전지, 칼코겐 화합물계 태양전지, 산화물 박막계 태양전지, 또는 유기 반도체계 태양전지, 또는 이들의 조합 형태임을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    산화 촉매전극이 Ni, RuO2, NiFe2O4, CoNi2O4, CoFe3O4, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    환원 촉매전극이 Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, CoMo, CoMo 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    이온분리막이 양이온 또는 음이온 교환수지 막임을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    수용액 전해질이 무기 강산 또는 염기 수용액임을 특징으로 하는 시스템.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100806168B1 (ko) 2007-02-12 2008-02-21 재단법인서울대학교산학협력재단 태양 전지의 기전력을 이용한 광촉매 물 분해 수소에너지제조방법
KR100891925B1 (ko) 2007-06-22 2009-04-08 한국에너지기술연구원 분할반응형식의 태양열 집광을 통한 물분해 수소제조장치
KR100927185B1 (ko) * 2007-11-07 2009-11-18 재단법인서울대학교산학협력재단 태양 전지의 기전력을 이용한 광촉매 유기 오염물질 분해방법 및 이를 이용한 오염물질 분해 시스템.
WO2012135862A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 California Institute Of Technology Proton exchange membrane electrolysis using water vapor as a feedstock
KR101263177B1 (ko) * 2011-04-14 2013-05-10 한국과학기술연구원 광전―전해 일체형 수소생산 시스템용 전해전지
KR20170049488A (ko) * 2017-04-26 2017-05-10 한국과학기술연구원 광전기화학적 인공 광합성 장치
KR101759106B1 (ko) 2016-04-22 2017-07-18 충북대학교 산학협력단 태양 에너지를 변환하고 저장하기 위한 인공 나뭇잎 장치
KR101984408B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-30 전남대학교산학협력단 전기화학적 물분해용 캐소드 전극 및 이의 제조 방법
KR20210138255A (ko) * 2020-05-12 2021-11-19 에쓰대시오일 주식회사 대면적화가 가능한 물분해용 광전기화학 광전극 및 이를 포함하는 물분해 장치
KR20220052100A (ko) 2020-10-20 2022-04-27 연세대학교 산학협력단 태양광 물분해 장치
KR20240139883A (ko) 2023-03-15 2024-09-24 아주대학교산학협력단 광촉매와 산화환원쌍을 포함하는 광전기화학전지 및 이를 이용한 수소 생산 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2931844B1 (fr) * 2008-06-02 2013-11-01 Alex Hr Roustaei Systemes pour la production de l'energie a la demande comme une source seule ou en assistance avec autres sources d'energie dans le domaine du transport ou de l'habitat.
US20130175180A1 (en) * 2010-09-30 2013-07-11 University Of Delaware Devices and methods for increasing solar hydrogen conversion efficiency in photovoltaic electrolysis
AT510156B1 (de) 2010-10-04 2012-02-15 Brunauer Georg Photoelektrochemische zelle
EP2663668A2 (en) 2011-01-12 2013-11-20 Ceramatec, Inc Electrochemical production of hydrogen
US20140000697A1 (en) * 2011-01-14 2014-01-02 The Trustees Of Boston College Nanonet-Based Hematite Hetero-Nanostructures for Solar Energy Conversions and Methods of Fabricating Same
CN102219182B (zh) * 2011-06-01 2015-08-12 余洪恩 氢泉器及其氢泉器制取氢气的方法
US9755023B2 (en) 2011-09-30 2017-09-05 The University Of Kentucky Research Foundation Photoelectrochemical cell including Ga(Sbx)N1-x semiconductor electrode
CN103757656B (zh) * 2014-01-20 2016-02-03 中国工程物理研究院化工材料研究所 结合原电池和光电化学电池的光电化学制氢装置
WO2017075638A1 (de) 2015-11-02 2017-05-11 Technische Universität Wien Photovoltaische zelle
JP2018536093A (ja) * 2015-11-18 2018-12-06 フィールド アップグレーディング リミテッド 色素増感太陽電池ベースのアノードを用いた水素の電気化学的生成方法
CN105727998B (zh) * 2016-02-01 2018-04-27 浙江工商大学 一种复合二氧化钛纳米花光电催化材料及其制备和应用
EP3267513A1 (en) * 2016-07-04 2018-01-10 IMEC vzw Ion insertion battery electrode and method of fabrication
CN109478643B (zh) 2016-07-22 2022-03-15 南特能源公司 电化学电池中的水分和二氧化碳管理系统
CA3019358A1 (en) 2016-07-22 2018-01-25 Nantenergy, Inc. Mist elimination system for electrochemical cells
US11394035B2 (en) 2017-04-06 2022-07-19 Form Energy, Inc. Refuelable battery for the electric grid and method of using thereof
US11196074B2 (en) 2017-07-14 2021-12-07 Proton New Energy Future, S.L Reversible bio sensitized photoelectric conversion and H2 to electricity devices
WO2019133702A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Staq Energy, Inc. Long life sealed alkaline secondary batteries
EP3815167A4 (en) 2018-06-29 2022-03-16 Form Energy, Inc. ELECTROCHEMICAL CELL BASED ON AQUEOUS POLYSULFIDE
WO2020006419A1 (en) 2018-06-29 2020-01-02 Form Energy Inc. Metal air electrochemical cell architecture
MA53027A (fr) 2018-06-29 2021-05-05 Form Energy Inc Joint à membrane roulante
BR112021000258A2 (pt) 2018-07-27 2021-04-20 Form Energy, Inc. eletrodos negativos para células eletroquímicas
US11949129B2 (en) 2019-10-04 2024-04-02 Form Energy, Inc. Refuelable battery for the electric grid and method of using thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000017834A (ko) * 1999-12-21 2000-04-06 정의균 태양광을 이용한 수소에너지 발생장치
JP2004143561A (ja) 2002-10-28 2004-05-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 電気化学反応による水素及び過酸化水素の同時製造方法
KR20060131580A (ko) * 2005-06-16 2006-12-20 창원대학교 산학협력단 태양광 발전시스템과 에스피이를 이용한 수소제조 장치
KR20070039920A (ko) * 2004-06-18 2007-04-13 제너럴 모터즈 코오포레이션 수소의 제조 및 사용을 위한 시스템 및 서브시스템

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL50217A (en) * 1976-08-06 1980-01-31 Israel State Electrocatalytically acitve spinel type mixed oxides
US4061555A (en) * 1977-01-19 1977-12-06 Rca Corporation Water photolysis apparatus
US4124464A (en) * 1977-10-19 1978-11-07 Rca Corporation Grooved n-type TiO2 semiconductor anode for a water photolysis apparatus
US4352722A (en) * 1981-03-12 1982-10-05 General Atomic Company Integrated photovoltaic electrolytic cell
US4722776A (en) * 1984-03-14 1988-02-02 The Texas A&M University System One-unit photo-activated electrolyzer
US7459065B2 (en) * 2004-02-18 2008-12-02 General Motors Corporation Hydrogen generator photovoltaic electrolysis reactor system
US7510640B2 (en) * 2004-02-18 2009-03-31 General Motors Corporation Method and apparatus for hydrogen generation
US20050183962A1 (en) * 2004-02-24 2005-08-25 Oakes Thomas W. System and method for generating hydrogen gas using renewable energy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000017834A (ko) * 1999-12-21 2000-04-06 정의균 태양광을 이용한 수소에너지 발생장치
JP2004143561A (ja) 2002-10-28 2004-05-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 電気化学反応による水素及び過酸化水素の同時製造方法
KR20070039920A (ko) * 2004-06-18 2007-04-13 제너럴 모터즈 코오포레이션 수소의 제조 및 사용을 위한 시스템 및 서브시스템
KR20060131580A (ko) * 2005-06-16 2006-12-20 창원대학교 산학협력단 태양광 발전시스템과 에스피이를 이용한 수소제조 장치

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100806168B1 (ko) 2007-02-12 2008-02-21 재단법인서울대학교산학협력재단 태양 전지의 기전력을 이용한 광촉매 물 분해 수소에너지제조방법
KR100891925B1 (ko) 2007-06-22 2009-04-08 한국에너지기술연구원 분할반응형식의 태양열 집광을 통한 물분해 수소제조장치
KR100927185B1 (ko) * 2007-11-07 2009-11-18 재단법인서울대학교산학협력재단 태양 전지의 기전력을 이용한 광촉매 유기 오염물질 분해방법 및 이를 이용한 오염물질 분해 시스템.
WO2012135862A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 California Institute Of Technology Proton exchange membrane electrolysis using water vapor as a feedstock
KR101263177B1 (ko) * 2011-04-14 2013-05-10 한국과학기술연구원 광전―전해 일체형 수소생산 시스템용 전해전지
KR101759106B1 (ko) 2016-04-22 2017-07-18 충북대학교 산학협력단 태양 에너지를 변환하고 저장하기 위한 인공 나뭇잎 장치
KR20170049488A (ko) * 2017-04-26 2017-05-10 한국과학기술연구원 광전기화학적 인공 광합성 장치
KR102155231B1 (ko) * 2017-04-26 2020-09-11 한국과학기술연구원 광전기화학적 인공 광합성 장치
KR101984408B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-30 전남대학교산학협력단 전기화학적 물분해용 캐소드 전극 및 이의 제조 방법
KR20210138255A (ko) * 2020-05-12 2021-11-19 에쓰대시오일 주식회사 대면적화가 가능한 물분해용 광전기화학 광전극 및 이를 포함하는 물분해 장치
KR102404454B1 (ko) 2020-05-12 2022-06-02 에쓰대시오일 주식회사 대면적화가 가능한 물분해용 광전기화학 광전극 및 이를 포함하는 물분해 장치
KR20220052100A (ko) 2020-10-20 2022-04-27 연세대학교 산학협력단 태양광 물분해 장치
KR102418380B1 (ko) 2020-10-20 2022-07-07 연세대학교 산학협력단 태양광 물분해 장치
KR20240139883A (ko) 2023-03-15 2024-09-24 아주대학교산학협력단 광촉매와 산화환원쌍을 포함하는 광전기화학전지 및 이를 이용한 수소 생산 방법

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Publication number Publication date
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Tributsch et al. Material research challenges towards a corrosion stable photovoltaic hydrogen-generating membrane

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