광전기화학 수소 생산 시스템 및 이에 사용되는 광산화전극의 제조방법
PHOTOELECTROCHEMICAL HYDROGEN GENERATION SYSTEM AND PREPARATION OF PHOTOANODES USED THEREFOR
특허 요약
본 발명은 광응답 특성 및 수소 생산 효율을 증대시키기 위한 광전기화학 수소 생산 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 광전기화학 수소 생산 시스템은 광산화전극; 전해질; 및 상대전극을 포함하되, 상기 광산화전극은 전도성 기판 및 상기 전도성 기판 상의 전이후금속칼코겐 화합물을 포함하는 제1 광흡수층;을 포함하고, 상기 전해질은 상기 전이후금속칼코겐에서 산화 반응이 진행되는 음이온을 포함한다.
청구항
번호청구항
1

기판을 준비하는 단계;전이후금속 전구체, 칼코겐 전구체 및 알코올계 용매를 포함하는 용액을 준비하는 단계;기판 상에 티타늄, 철, 텅스텐 및 바나듐 중 하나 이상의 산화물 층을 형성하는 단계; 상기 용액을 스핀코팅, 스프레잉, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 및 블레이드법 중 하나 이상 선택되는 기법으로 상기 산화물 층 위에 도포하는 단계; 및건조 후 어닐링(annealing)하는 단계; 를 포함하며,상기 전이후금속은 Sb, Sn, Bi, Ge 및 Pb에서 하나 이상 선택되고, 상기 칼코겐은 S, Se 및 Te에서 하나 이상 선택되고, 상기 전이후금속 전구체는 전이후금속 할로겐화물 및 전이후금속 수산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 칼코겐 전구체는 티오우레아(thiourea), SC(NH2)2, SeC(NH2)2, (NH4)2S 용액, (NH4)2Se, (NH4)2Te 및 H2S, H2Se 및 H2Te으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 전이후금속 전구체: 상기 칼코겐 전구체의 몰비는 1:0.5 내지 1인 것인, 수소 생산용 광산화전극의 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 알코올계 용매는 3-메톡시-1-뷰탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 1-뷰톡시-2-프로판올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 3-메톡시-1-프로판올, 1-(1-메틸에톡시)에탄올, 3-(1-메틸에톡시)뷰탄-1-올, 3-(2,2-다이메틸프로폭시)뷰탄-1-올, 1-(2,2-다이메틸프로폭시)프로판올, 2-아이소프로폭시프로판-2-올 중 하나 이상 선택되는 수소 생산용 광산화전극의 제조방법.

3

상기 산화물 층에 상기 용액을 도포하는 단계는 3 내지 10회 반복하는 것인 수소 생산용 광산화전극의 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 어닐링하는 단계는 불활성 가스 분위기에서 온도 200 내지 400℃, 시간 10 내지 30분 동안 열처리하는 것인 수소 생산용 광산화전극의 제조방법.

5

제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 따라 제조된 광산화전극; 전해질; 및 상대전극을 포함하되,상기 전해질은 상기 전이후금속칼코겐에서 산화 반응이 진행되는 음이온을 포함하며,상기 전해질은 요오드이온 및 염소 이온에서 하나 이상 선택되는 광전기화학 수소 생산 시스템.