본 발명은 엽록체로부터 추출한 틸라코이드를 이용한 상용 잉크젯 프린터용 잉크 제작 및 이를 활용한 바이오 에너지 하베스터 제작 방법을 포함한다.
본 발명의 상용 잉크젯 프린터에 사용할 수 있는 틸라코이드 잉크 제작 방법은 아래와 그림 1과 같다. 식물로부터 엽록체를 추출한 뒤, 엽록체로부터 틸라코이드를 추출한다. 이후 동결건조 및 그라인딩을 이용하여 틸라코이드의 크기를 줄이고, 탈이온수를 포함한 틸라코이드의 독성이 없는 용매에 틸라코이드를 분산시켜 잉크를 제작한다. 해당 잉크를 상용 잉크젯 프린터에 적용할 경우 누구나 쉽게 하베스터를 제작할 수 있다. 또한 잉크젯 프린팅을 통하여 원하는 모양을 디자인하여 사용자로 하여금 사용할 곳에 적합한 디자인을 적용할 수 있다.
제작된 바이오 에너지 하베스터는 그림 2와 같다. 상용 잉크젯 프린터로 사용자가 원하는 모양으로 컴퓨터 도면을 그리고 원하는 기판에 프린팅 할 수 있다. 첫번째 층으로는 CNT 잉크로 기판에 counter 전극과 working 전극 모양을 인쇄한다. Counter 전극의 경우, 산소환원반응 촉매 나노파티클을 혼합한 잉크를 사용하여 반응을 촉진시킬 수 있다. 두번째 층으로 틸라코이드 잉크를 이용하여, CNT가 프린팅 된 working 전극위에 프린팅 한다. 이후 프린팅 한 전극들을 전해질을 함침한 하이드로겔로 도포하여 챔버 없이도 에너지 생산이 가능하다.
바이오 에너지 하베스터의 구동 원리는 그림 3과 같다. 제작한 바이오 에너지 하베스터를 빛을 비추면 working 전극에서 물이 분해가 되며 전자가 생성되고, 해당 전자는 회로를 따라 counter 전극으로 이동한다. 이후 counter 전극에서 전자는 수소와 산소와 결합하여 다시 물분자로 전환된다. 해당 바이오 에너지 하베스터는 빛 에너지를 이용한 광합성 반응을 통해 전기에너지를 생산한다.
출원번호 / 일자 : 10-2023-0170742 (2023.11) 출원자명 : 연세대학교 산학협력단 발명자명 : 김종백, 류원형, 손정협, 윤재형 등록번호 / 일자 : 출원국가 : 대한민국
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