[베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국의 연구진이 수소 생산을 15배 높이는 희토류 촉매를 개발했다.

중국과학원 금속연구원은 이산화티타늄의 구조 성형과 원소 대체를 통해 수소 생산 효율성을 현저히 향상시키는 방법을 개발했다고 중국 신화사가 11일 전했다. 해당 연구 성과는 화학 분야의 최고 학술지인 미국화학회지(JACS)에 등재됐다.

태양광을 사용해 수소를 생산하는 방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째는 태양광 발전으로 전기를 생산하고 이 전기로 물을 분해하는 방식이다. 효율은 높지만 장비가 복잡하고 비용이 많이 든다.

두 번째는 이산화티타늄을 물에 침전시킨 후 햇빛에 반응시키면 물이 분해되며, 이 과정에서 수소를 얻는 방법이다. 간단하지만 효율이 낮다.

연구진은 이산화티타늄을 활용한 수소 생산을 연구해 왔다. 이산화티타늄이 빛에 반응하면 내부에 전자가 생성되며, 전자가 물을 분해한다. 이 전자는 안정적이지 않으며, 순식간에 소멸된다. 전자가 발생하더라도 물을 분해하는 효율은 높지 않다.

연구진은 희토류인 스칸듐(Sc)을 활용해 이산화티타늄을 개조했다. 스칸듐을 활용하면 안정적인 전자와 원자가 발생한다.

연구진은 "스칸듐을 활용한 이산화티타늄 촉매는 기존의 촉매 대비 15배의 수소를 생산했다"며 "1㎡ 크기의 광촉매판을 만들면 햇빛을 받아 하루에 약 10리터의 수소가 발생한다"고 설명했다.

연구진은 "중국은 이산화티타늄 글로벌 생산량의 50% 이상을 차지하며, 완전한 공급망을 갖추고 있다"며 "스칸듐의 중국 매장량이 세계 1위이며, 향후 스칸듐을 활용한 광촉매 산업이 확장될 것"이라고 전망했다.

수소를 생산하는 희토류 촉매를 개발한 중국과학원 금속연구원의 연구진들이 포즈를 취하고 있다. [신화사=뉴스핌 특약]

ys1744@newspim.com