[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하는 알칼라인 연료전지에 귀금속 대신 탄소계열 촉매를 개발했다. 또한 가습기 또는 노즐을 이용해 코발트와 질소를 작은 액체방울로 만들고 이를 고온의 전기로를 통과시켜 분말을 얻는 공정인 스프레이 열분해법을 이용해 대량생산이 가능하다. 이처럼 대량생산이 가능해 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다.
한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다. 공동연구진이 개발한 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상됐다. 이는 유성종 박사팀이 1년전 발표당시보다 10% 성능이 개선된 것이다.
유성종 박사는 "이번 연구가 성능 향상뿐만 아니라 대량 합성 공정에 대해서도 고려했기 때문에 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고됐으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(MOF)를 활용했다.
KIST-경희대학교 공동연구진은 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발했다. 스프레이 열분해법은 연속적 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용해 입자를 만들기 때문에 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다.
KIST 유성종 박사는 "이번 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다. "라고 연구 의의를 밝혔다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행됐다. 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 '어플라이드 캐털리시스 B' 최신 호에 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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