"촉매 지지체 탄소 부식 문제 해결…수소 생산비용 감소 기대"

KIST 연구팀이 개발한 탄소 지지체에 담긴 니켈-철-코발트 촉매 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 물을 전기 분해해 수소를 만들 때 필요한 촉매를 담는 물질로 쓰이는 탄소 지지체의 부식 문제를 해결한 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 유성종 수소·연료전지연구센터 책임연구원 연구팀이 탄소 지지체를 활용해 우수한 성능과 내구성을 보이는 음이온 교환막 수전해 장치를 만들어 수소 생산 단가를 낮추는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

탄소 지지체는 높은 전기전도도와 표면적을 갖고 있어 촉매 지지체로 관심을 받아 왔지만, 물을 전기분해(수전해) 하는 과정에서 필요한 높은 전압과 물에 쉽게 이산화탄소로 산화해 사용이 어려웠다.

이에 연구팀은 층 형태의 니켈-철-코발트 이중수화물 물질을 탄소 지지체 위에 합성해 수전해 산소 발생 과정에서 반응하는 촉매를 만들었다.

이 물질은 지지체와 촉매가 면대 면으로 붙어있는 층 형태로, 탄소 부식을 일으키는 물과 상호작용이 줄어 부식 과정에서 발생하는 이산화탄소가 줄어드는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

이 촉매를 성능 평가한 결과 촉매의 성능을 나타내는 전류밀도가 상용 촉매인 이리듐 산화물 촉매보다 큰 것으로 나타났다.

또 550시간 동안 동작하는 내구성도 확인했으며, 지지체의 물을 멀리하는 성질(소수성)을 조절하면 성능이 달라지는 것도 확인해 이 성질이 수전해 성능을 결정하는 요인임도 처음 밝혔다.

유 책임연구원은 "이번 연구성과는 기존에 부식 문제로 사용이 제한적이었던 탄소 지지체의 수전해 장치 적용 가능성을 확인한 것"이라며 "그동안 촉매개발에 집중됐던 연구를 다양한 지지체로 확장한다면 수전해 기술이 한 단계 성장할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

연구 결과는 지난 6월 12일 국제학술지 '에너지 및 환경과학'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr

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