인천대 명재하 교수팀, 고체산화물 연료전지 성능 높이는 지능형 연료극 개발

인천대학교(INU) 신소재공학과 명재하 교수 연구팀은 차세대 연료전지로 각광받는 고체산화물연료전지(SOFC)의 새로운 연료극 소재를 개발하였다.

페로브스카이트 기반 산화물의 조성을 제어하여 나노크기의 구리(Cu)를 표면에 용출시키는 지능형 촉매(Intelligent catalyst) 를 개발하였다. 이 촉매는 귀금속이 들어가지 않아 비용이 저렴할 뿐만 아니라, 자가성장 기술을 활용하여 극소량의 금속 사용으로도 균일한 반응면적 극대화 시킬 수 있다. 구리는 높은 전도성을 가지고 있지만 녹는점이 낮아 고온에서 작동되는 고체산화물연료전지(SOFC)의 연료극에 적용 시 응집현상으로 인해 반응점이 줄어드는 문제점이 있어 널리 사용되지 못하였다. 하지만 연구진이 개발한 이 촉매는 높은 온도(900~600도)에서도 나노 구리 입자를 안정적으로 유지시킬 뿐만아니라, 기존 구리 촉매를 시킨 연료전지 보다 50%이상 성능과 안정성을 향상 시키고, 더 높은 온도에서도 작동시킬 수 있어 효율을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있다.

차세대 연료전지(SOFC)는 수소 뿐만 아니라, 인프라가 구축된 탄화수소계열의 메탄, 부탄, 프로판을 직접 연료로 사용할 수가 있지만, 기존의 니켈(Ni)기반의 전극은 탄소피독으로 인해 상용화 기술에 적용하기가 어려웠다. 하지만 이번 개발된 소재는 다양한 탄화수소계 연료를 직접 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지외 수소생산 및 개질 분야에도 널리 사용될 수 있는 촉매로 평가 받고 있다.

이번 연구 결과는 Impact factor가 16.68인 환경분야 저명 국제학술지인 'Applied Catalysis B: Environmental'지에 최근 실렸다. (논문명: Stability and Activity Controls of Cu Nanoparticles for High-performance Solid Oxide Fuel Cells)

온라인 중앙일보