화학연구원, 새로운 암모니아 분해 촉매 개발
기존 코발트-철 촉매에 세륨산화물을 첨가
암모니아 분해율이 10.1%에서 81.9%로 증가
질소를 분자형태로 만들어줘 촉매 내구성 향상
이 기술은 암모니아 기반 대형 수소 생산 플랜트, 수소 발전, 수소 스테이션과 선박 분야 등에서 활용될 수 있으며, 특히 암모니아를 수소 저장체로 활용하는 시스템에 적용할 수 있다.
연구진은 코발트와 철을 사용한 촉매에 세륨 산화물을 첨가해 새로운 촉매를 개발했다. 기존 코발트와 철만으로 만든 촉매가 암모니아 분해율이 10.1%에 불과했지만, 새로운 촉매의 분해율은 81.9%에 달했다. 또 세륨 산화물이 촉매의 곳곳에 위치해 암모니아 분해 반응을 촉진시키는 것은 물론 암모니아가 분해되면서 질소 원자가 촉매에 달라붙지 않고 질소 분자로 만들어 떨어져 나가게 해줌으로써 촉매를 더 오래 사용할 수 있게 됐다.
채호정 박사팀은 지난 2022년 또 다른 비귀금속인 니켈을 이용한 암모니아 분해 촉매를 만들었는데, 당시 촉매가 450도에서 암모니아 전환율 45%를 보였던 결과에 비해 매우 개선된 것이다. 또 550도의 온도에서 장시간 연속 운전 후에도 촉매의 구조적 변화가 거의 없었으며, 수소 생산 효율도 유지되는 안정성을 보였다.
연구진은 향후 추가 연구를 통해 촉매의 저온 수소 생산 성능을 향상하고, 최적화 과정을 거쳐 2030년경 상용화를 목표로 하고 있다.
한편, 연구진은 이번에 개발한 새로운 촉매를 국제 학술지 '화학 공학(Chemical Engineering Journal)'에 발표했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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