UNIST, 음이온 교환막에 새로운 촉매 적용
이오노머 소재의 전기화학적 변질을 최소화
[파이낸셜뉴스] 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 이승걸 교수팀이 물에서 수소를 뽑아내는 장치의 성능과 내구성을 높이는 기술을 개발했다. 이 기술은 수소 생산 음이온 교환막을 백금이 아닌 저가의 금속을 사용해 수소 생산 비용을 절감할 수 있다.
24일 UNIST에 따르면, 일반 수소 생산 장치의 음이온 교환막은 시간이 지나면서 이온 물질을 전달하는 이오노머 성질이 변해 약해지기 쉽다. 이는 수소 생산 효율 저하와 장치의 수명을 단축시킨다.
연구진이 개발한 기술은 칼륨이 촉매 표면에 붙게 만들어 이오노머와 직접적으로 닿는 것을 줄이는 것이다. 이오노머가 산화되는 것을 막으면 음이온 교환막 교체 시기를 늘려 수소 생산 비용을 절감할 수 있다.
연구진은 칼륨의 달라붙는 에너지가 유기 화합물보다 3배 이상 크다는 점을 활용했다. 즉 수산화칼륨, 수산화나트륨 같은 물질이 음이온 교환막 수전해 시스템의 성능과 안정성을 높일 수 있다는 것이다.
이를 활용해 양이온 물질이 촉매 표면에 달라붙게 해 이오노머와 촉매의 직접적인 접촉을 줄였다. UNIST 임지훈 연구원은 "이 방법이 촉매와의 접촉면에서 발생하는 이오노머 소재의 전기화학적 변질을 최소화하는 데 효과적이다"라고 강조했다.
또한 이승걸 교수는 "이 기술이 고성능 알칼리 음이온 교환막 수전해 시스템을 비롯한 다양한 에너지 장치의 성능과 안정성을 개선하는 방향성을 제시할 것"이라고 말했다.
한편, 연구진은 이 기술을 미국 로스 알라모스 국립 연구소 김유승 박사 연구팀, 미국 버클리 대학 섀넌 보터 교수와 함께 개발해 세계적인 에너지 분야 학술지인 'ACS 에너지 레터스(Energy Letters)'에 발표했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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