KIST 연구진, 그린수소 생산비용 낮출 수전해 장치 개발

소수성을 띄는 결정성 탄소 위에 담지된 니켈-철-코발트 층상 이중산화물 이미지와 결정성 카본의 이미지./KIST

국내 연구진이 이산화탄소를 배출하지 않는 그린수소의 생산비용을 낮추는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 유성종 책임연구원 연구팀이 탄소 지지체를 도입해 성능과 내구성이 뛰어난 음이온 교환막 수전해 장치를 구현하는데 성공했다고 10일 밝혔다.

탄소 지지체는 전기전도도와 표면적이 높아 다양한 촉매의 지지체로 활용되고 있다. 다만 수전해에 필요한 높은 전압과 물이 많은 환경에서는 쉽게 이산화탄소로 산화하기 때문에 사용이 쉽지 않았다.

연구팀은 이리듐보다 저렴한 니켈-철-코발트 층상 이중수화물 물질을 소수성 탄소 담지체 위에서 합성해 음이온 교환막 수전해의 산소 발생 반응 촉매를 개발했다. 음이온 교환막 수전해에서 탄소의 부식을 최소화하기 위해 소수성 탄소 지지체와 니켈-철-코발트 층상 이중수화물 촉매가 면대면으로 접합하고 있는 층상구조를 고안했다. 덕분에 이산화탄소 절반 이하로 적게 검출됐다.

성능 평가에서도 기존에 사용된 이리듐 촉매보다 전류밀도가 크게 나타났다. 이리듐보다 가격도 저렴하기 때문에 향후 상용화되면 그린수소의 생산 비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

유성종 책임연구원은 “이번 연구성과는 기존에 부식 문제로 사용이 제한적이었던 탄소 지지체의 수전해 장치 적용 가능성을 확인한 것으로 그동안 촉매개발에 집중됐던 연구를 다양한 지지체로 확장한다면 수전해 기술이 한 단계 성장할 수 있을 것으로 기대된다”며 “그린수소 생산을 포함한 다양한 친환경에너지 기술 개발을 위해 힘쓰겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘에너지 & 인바이론멘탈 사이언스’에 지난 6월 12일 게재됐다.

참고자료

Energy & Environmental Science, DOI : https://doi.org/10.1039/d3ee00987d

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -