DGIST 이강택 교수팀, 고체산화물 연료전지의 전극으로 활용되는 신소재 개발
이강택 교수팀의 연구는 산화-환원 주기(Redox Cycle) 속에서 산화반응이 안정적이고 효율적으로 일어날 수 있는 연료전지 전극 개발에 집중해 SOFC 성능 향상과 기술 상용화를 앞당길 수 있는 성과를 거뒀다.
고체산화물 연료전지는 수소 연료를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 생산한다. 이 연료전지는 반응 후 물만 배출돼 친환경적이고 설치장소 제약이 적어 중앙 전력공급망에 의존하지 않는 자가발전으로 전기를 생산하는 방식에 적합한 신재생에너지 기술로 각광받고 있다. 하지만 급작스러운 정지 및 연료공급 중단과 같은 상황에서 전기 생산 반응을 일으키는 전극의 급격한 성능저하 등의 문제로 안정성 확보에 어려움이 있었다.
이강택 교수팀은 SOFC 전극의 안정성 문제를 해결하고자 새로운 전극소재를 개발했다. 개발된 전극소재 내부에는 수소의 산화반응 효율성을 높이는 촉매인 니켈이 심어져 있다. 연료전지가 작동하면 전극 표면에 니켈이 자발적으로 외부로 이동해 나노금속촉매를 형성하는 현상이 발생한다. 이 니켈 촉매는 연료전지의 고효율 산화반응을 도와줘 연료전지의 안정성과 성능을 함께 향상시켰다.
DGIST 에너지공학전공 이강택 교수는 “기존 SOFC의 전극 소재는 우수한 성능을 보이더라도 수소공급이 불안정해지면 급격히 성능이 저하되고, 본래의 성능을 회복하기 어려웠다”며, “자발적 나노금속촉매 용출 현상 제어를 통해 높은 성능과 함께 산화-환원에 대한 안정성을 개선한 전극 개발은 SOFC의 상용화를 선도하는 기술이 될 것”이라고 덧붙였다.
한편, 이번 연구 결과는 촉매 분야에서 권위있는 국제 학술지인 ‘에이시에스 카탈리시스’ 저널 온라인판에 2일 게재됐다.
또한 이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업과 한국에너지기술평가원 에너지인력양성사업의 지원으로 진행됐으며, DGIST 에너지공학전공 김경준 박사과정 학생, 라스 마나사 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, DGIST 에너지공학전공 홍승태 교수팀, 포항공대 화학공학과 한정우 교수팀이 공동연구자로 참여했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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