KAIST, 수소전지 백금 대체 촉매 개발…가격 1/80 수준

기사내용 요약
조은애 교수팀, '니켈-몰리브데넘' 촉매 개발
성능 비약적으로 향상…대량생산에도 적합

[대전=뉴시스] 니켈-산화 몰리브데넘 복합체의 투과 현미경 이미지(왼쪽)와 조성 분포도. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 중소형 발전뿐만 아니라 승용차, 버스, 선박 등 다양한 운송수단의 동력원으로 활용가능한 수소 연료전지의 가격을 크게 낮출 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 신소재공학과 조은애 교수 연구팀이 수소 연료전지의 전극재료로 활용되는 백금을 대체할 수 있는 저렴하고 고성능의 전극소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

조 교수팀이 개발한 소재는 음이온 교환막 연료전지용 전극소재로, 백금보다 우수한 성능을 갖는 '니켈-몰리브데넘' 소재다.

니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았으나 백금 성능의 100분의 1에도 미치지 못한다.

그러나 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉매는 백금보다 성능이 우수하고(백금:1.0㎃/㎠, 니켈-몰리브데넘 촉매:1.1㎃/㎠), 가격은 80분의 1에 불과하다.

또 조 교수팀은 니켈-몰리브데넘 촉매를 연료전지에 적용, 검증에도 성공했다.

다양한 분석 및 컴퓨터 시뮬레이션으로 니켈-산화 몰리브데넘 촉매의 활성을 규명한 결과, 연구팀은 여러 산화 몰리브데넘 종 중에서 산화수가 4인 몰리브데넘에 의해 니켈의 전자구조가 변화한다는 것을 발견했다. 이를 통해 니켈의 수소산화반응에 대한 활성이 비약적으로 상승한다는 사실을 밝혀냈다

KAIST 신소재공학과 권용근 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 비:엔바이론멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)' 온라인판에 지난달 5일자 게재됐다.(논문명: A Ni-MoOx composite catalyst for the hydrogen oxidation reaction in anion exchange membrane fuel cell)

조은애 교수는 "순수한 니켈은 성능이 낮지만 산화 몰리브데넘을 이용해 니켈의 전자구조를 변화시켜 성능을 비약적으로 향상시켰다"며 "공정 특성상 대량생산에도 적합하고 향후 음이온 교환막 연료전지에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

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