고기능성 촉매 부착 탄소섬유 전극 개발

UNIST·사우디 KAUST 공동연구팀
촉매 일원화 전극으로 높은 안정성·대면적화 가능

고기능성 촉매 부착 탄소섬유 전극을 개발한 공동 연구팀(윗줄 왼쪽 첫번째 채한기 교수, 윗줄 오른쪽 첫번째 쟈퍼 야부즈 교수, 아랫줄 왼쪽 첫번째 백종범 교수)

기존 촉매전극의 한계를 넘어 그린수소를 더 저렴하게 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

개발 주역은 채한기 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 교수팀과 백종범 UNIST 에너지화학공학과 교수팀, 쟈퍼 야부즈(Cafer T. Tavuz) 사우디아라비아 킹압둘라과학기술대(KAUST) 교수팀이 참여한 국제 공동연구팀이다.

공동연구팀은 고기능성 촉매를 부착한 탄소섬유 전극을 개발해 기존 파우더형 촉매의 안정성과 내구성 문제를 해결했다.

기존에 전극을 제조할 때는 탄소분말 같은 파우더 형태 촉매를 전극 위에 뿌려 고착시키는 방법을 사용했다. 분말이 뭉치거나 떨어지는 등 낮은 안정성과 내구성 문제가 있었다.

표면 선택적 촉매 담지 탄소섬유 전극 제조 모식도

반면 탄소섬유 기반 전기화학 전극은 탄소섬유가 가진 높은 열 또는 전기전도성을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 탄소섬유 특성에 따른 대면적화도 용이하다. 기존 전극 대비 100배 길게 사용할 수 있고, 값비싼 백금 대신 루테늄을 사용해 같은 성능 대비 제조 가격도 대폭 낮출 수 있다.

연구팀은 한 단계 더 나아가 고분자 전구체 섬유 제조 단계에서 표면에 루테늄을 고착시키는 방법으로 촉매 안정성을 높였다.

연구팀이 개발한 촉매전극은 적은 에너지로 만들 수 있고 폐기물도 적게 발생한다. 이번 연구결과는 미국 화학회지(JACS) 5월 15일자 표지 논문으로 실렸다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com