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국내 연구진, 경제성·내구성 잡은 수소 촉매 개발...제작 공정 비용↓

UNIST 박혜성 교수팀, 내구성 뛰어난 수전해 설비용 이기능성 비귀금속 촉매 개발

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헬로티 이동재 기자 |

 

 

UNIST 신소재공학과 박혜성 교수·동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 공동연구팀이 비 귀금속 기반 이기능성(bifunctional) 수전해 촉매를 개발했다. 연구팀은 해당 수전해 촉매가 값비싼 귀금속 촉매에 비해 효율은 우수하고 내구성은 월등히 뛰어나다고 밝혔다.

 

수전해 기술은 전기에너지로 물을 수소와 산소로 분리해내는 기술로, 탄소배출 없이 청정 원료인 수소를 생산할 수 있어, 탄소중립 시대를 열 차세대 기술로 꼽힌다. 상용화 관건은 값싸고 오래가는 촉매 물질 개발인데 UNIST 연구진이 이러한 촉매를 개발한 것이다.

 

이번에 개발된 촉매는 수전해 장비의 음극과 양극 모두에 코팅해서 쓸 수 있는 이기능성 촉매다. 일반적인 수전해 장비가 음극과 양극에 다른 촉매를 쓰는 반면, 연구진의 촉매는 음극과 양극에 다 쓸 수 있어 수전해 장비 제작 공정을 단순화해 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다.

 

연구진에 따르면, 촉매는 1㎠ 크기 전극에 100밀리암페어(㎃)의 전류를 흘리는 실험에서도 손상 없이 2500시간 이상 안정적으로 작동했다. 일반적 수전해 촉매는 동일한 면적에 50밀리암페어 이상의 전류를 흘리면 촉매가 전극에서 벗겨지기 시작하는(탈착) 내구성 문제가 있었다.

 

전류량(전류밀도)은 수소 기체 생산량과 비례하기 때문에 고 전류밀도에서 내구성이 유지돼야 상업화가 가능하다. 이뿐만 아니라 고온, 고전해질(산, 염기) 농도와 같은 가혹한 작동 환경에서도 뛰어난 안정성을 보여줬다.

 

박혜성 교수는 “수전해 기술의 상업화를 위해서는 촉매 효율 자체도 좋아야 하지만, 촉매를 값싼 공정으로 대량 생산할 수 있어야 하고, 촉매 수명도 길어야 한다”며 “이번 연구로 이런 조건을 동시에 만족하는 촉매를 개발했다”고 설명했다.

 

박 교수는 이어 “개발된 촉매는 수전해로 수소를 생산해 공급하는 현장형 수소 충전소 보급을 앞당기는 데 이바지할 수 있을 것”이라고 기대했다.

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