새로운 촉매재료를 이용하여 저소비전력의 전해식 오존생성 전극 개발
해외과학 기술 동향
2009-04-02
일본의 산요전기는 그동안 개발해 온 전해수 기술의 일환으로 절연재료인 TaOx와 백금(Pt)의 혼합물을 박막 적층한 독자적인 기술을 적용한 전해식 오존생성 전극을 개발했다고 밝혔다. 전해식 오존생성 전극은 납 등의 환경부담물질을 포함하지 않는 전극으로 저소비전력이면서 오존이나 OH 라디칼 등의 높은 산화력을 가진 활성물질을 포함한 전해수를 쉽게 만들 수 있는 것이 특징이다. 저소비전력으로 컴팩트한 형태의 유닛 구성이 가능하기 때문에 앞으로 업무용은 물론 일반 가정용에 이르기까지 폭넓은 응용 상품에 적용이 가능할 것으로 보인다.
현재 기존의 전해식 오존수 생성용 전극으로는 이산화납전극, 백금전극, 다이아몬드 전극 등이 사용되고 있으나 각각 환경부하, 고전류, 고비용 등의 문제를 안고 있어 쉽게 응용 상품에 적용하기가 어려운 실정이며, 일부 업무용 기기 등 특수 제품으로만 사용되고 있다. 따라서 이번에 산요전기는 티탄 기판 위에 절연재료인 산화탄탈(TaOx)과 백금의 혼합물을 박막으로 적층하는 방법을 적용하여 종래의 전극이 안고 있던 문제를 해결하고, 저소비전력이면서도 높은 오존생성 능력을 가진 전해식 오존생성 전극 개발에 성공하였다. 이번에 개발된 기술의 특징은 다음과 같다.
(1) 환경부하물질을 포함하지 않는 전해식 오존생성 전극으로 업계 최소(2009년 3월 27일 현재)의 저소비전력을 실현하였다. 전해식 오존생성 전극은 절연재료를 박막 적층하는 기술을 채용하여 백금 전극 등에 비해 저전류밀도로 오존의 생성이 가능하기 때문에 전원을 소형화할 수 있으며 열발생이 적어 절전형이다. 기존의 전해식 오존생성 전극과 비교하면 오존의 생성효율뿐만 아니라, 저소비전력 특성과 환경특성이 우수하여 범용성이 높은 전해식 오존생성 전극으로 적용이 가능할 전망이다.
(2) 오존과 OH 라디칼을 동시에 생성하여 높은 산화능력을 실현하였다. 종래의 염소발생 전극과 마찬가지로 격막을 사용하지 않는 전해방식을 적용하여 양극에서의 오존과 음극에서의 과산화수소 반응으로 OH 라디칼을 생성한다. OH 라디칼은 오존보다 높은 산화력을 가지고 있어 오존과 동시에 생성된 OH 라디칼의 작용에 의해 간단한 구성으로 높은 산화력을 실현할 수 있다. 종래의 염소발생 전극을 이용한 전해 방식에서는 어려웠던 난분해성 물질의 분해가 가능하다는 것을 실증하였다.
(3) 염화물 이온이 적은 지역의 수도물에서도 산화능력을 실현할 수 있기 때문에 폭넓은 수질에 대응이 가능하다. 염소발생 전극을 이용한 전해 방식에서는 차아염소산을 생성하기 때문에 염화물 이온을 함유한 수도물을 사용할 필요가 있었으나, 이번에 개발한 전해식 오존생성 전극은 물분자에서 오존을 생성하기 때문에 수도물의 함유 성분에 의한 산화능력의 영향이 적고 염화물 이온 함유량이 적은 지역의 수도물도 사용이 가능하다.
(그림1) 개발한 전해식 오존생성 전극의 단면, 전해식 오존생성 전극의 사진, 각종 전극재료의 전류-전위 곡선을 나타낸 것이다.
(그림2) 오존과 OH 라디칼의 발생원리이다.
키워드 : 촉매,전극,전해수
원문: http://www.sanyo.co.jp/koho/hypertext4/0903news-j/0327-1.html