물을 전기분해하여 수소를 만들때 촉매제는 어떠한 특징을 갖는게 중요한건가요?

Question

지금 물을 전기분해하여 수소를 만들때 가장 문제가 촉매제라고 들었습니다.

그렇다면 이 촉매제가 어떠한 특징을 갖는게 중요한것인지 궁금하며 왜 지구상에는 이러한 원소를 찾는게 어려운것인지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 활성성: 촉매는 물의 전기분해 반응을 촉진하는데, 이를 위해서는 촉매가 활성이 있어야 합니다. 활성 촉매는 분자를 적절히 활성화시키고 반응에 참여할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다.

2. 내구성: 촉매는 오랜 시간 동안 안정적인 성능을 유지해야 합니다. 수소 생산은 장기간에 걸쳐 지속적으로 이루어지므로, 내구성이 있는 촉매가 필요합니다.

3. 선택성: 촉매는 물을 전기분해하여 수소를 생성하는 반응을 선택적으로 촉진해야 합니다. 이는 산소 또는 다른 부산물의 생성을 최소화하여 수소의 순도를 높이는 역할을 합니다.

4. 경제성: 촉매는 비용 효율적이어야 합니다. 대량 생산이 가능하고, 자원 소모가 적은 촉매가 사용되는 것이 이상적입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

물을 전기분해하여 수소를 만들 때 가장 중요한 문제는 촉매입니다. 촉매는 화학 반응을 촉진하는 물질로, 전기분해 반응에서 수소 발생 반응을 촉진하는 역할을 합니다.

촉매가 중요한 이유는 다음과 같습니다.

전기 분해 반응을 촉진하여 수소 생산 효율을 높일 수 있습니다.

전기 분해 반응을 더 낮은 전압으로 진행할 수 있습니다.

전기 분해 반응에서 발생하는 부산물을 줄일 수 있습니다.

촉매가 갖는 중요한 특징은 다음과 같습니다.

수소 발생 반응에 대한 높은 선택성

내구성

경제성

지구상에는 이러한 특징을 갖는 원소가 존재하지만, 그 양이 매우 적기 때문에 찾기 어렵습니다. 대표적인 촉매로는 백금, 이리듐, 루테늄 등이 있습니다. 이들은 수소 발생 반응에 대한 높은 선택성을 가지고 있지만, 매우 희귀하고 비쌉니다.

최근에는 희귀금속을 대체할 수 있는 새로운 촉매가 개발되고 있습니다. 예를 들어, 철 기반 촉매는 백금에 비해 저렴하고 내구성이 우수한 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이러한 촉매는 아직 수소 발생 반응에 대한 선택성이 낮다는 한계가 있습니다.

향후 촉매 기술의 발전은 수소 생산의 효율성과 경제성을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

촉매는 반응이 일어나는 데 필요한 활성화 에너지를 낮춰 물 분자가 수소와 산소로 더 쉽게 분리되도록 하는 방식으로 작동합니다. 물 전기 분해에 사용되는 촉매에는 백금, 팔라듐, 금과 같은 귀금속과 니켈, 코발트, 철과 같은 비귀금속 촉매를 포함한 다양한 종류의 촉매가 있습니다.

모두 지구상에 존재하는 원소들 입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김칠영 과학전문가입니다.

촉매는 물 전기분해에 필요한 활성화 에너지를 낮춰 수소와 산소로 더 쉽게 분리되게 합니다. 백금, 팔라듐, 금이나 니켈, 코발트, 철과 같은 다양한 종류의 촉매가 있습니다. 백금 같은경우 촉매의 효과가 뛰어나지만 워낙 비싸서 많이 사용하기는 어렵습니다.

촉매로 사용할 수 있는 금속은 여러가지가 있지만, 실제로 양도 많고 쉽게 구할 수 있으며 촉매로서의 역할도 뛰어난 금속등, 여러 조건을 동시에 만족하는 것을 찾기가 어려운 것 같습니다.