KAIST “백금계 대체 ‘연료전지 촉매’ 개발”

국내 연구진이 백금계를 대체할 연료전지 촉매를 개발하는 데 성공했다.

연료전지의 촉매로 사용되는 백금은 그간 자원의 희소성으로 높은 가격대를 형성해 대량 생산과 보급에 문제점을 드러냈다. 연구진이 개발한 촉매는 백금이 아닌 촉매로 연료전지를 생산·보급할 수 있도록 한다는 점에서 의미를 갖는다.

CO2 활성화를 활용한 결함 조절 Fe-N-C 합성 모식도. KAIST 제공

KAIST는 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 국민대 장세근 교수 연구팀, 서강대 백서인 교수 연구팀과 공동연구를 진행해 비백금계 촉매 기반의 고 전력밀도 양성자 교환막 연료전지를 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 기존 백금 촉매를 대체할 수 있는 비 백금계 ‘Fe-N-C’ 촉매의 높은 성능을 구현해 가격 경쟁력과 고 전력밀도의 연료전지 성능을 높이는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 최적화된 Fe-N-C촉매는 PEMFC 연료전지에서 이미 개발된 Fe-N-C촉매보다 44% 향상된 높은 전력 밀도를 보이며, 현재 사용되는 백금 촉매를 대체할 가능성을 열었다.

특히 Fe-N-C촉매는 높은 전기화학적 특성으로, 기존 백금 촉매를 대체해 연료전지의 스택 가격 감소와 이에 따른 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

KAIST 생명화학공학과 이승엽 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 지난달 13일 국제 학술지 `어드밴스드 머티리얼스(Advanced materials)' 온라인에도 게재됐다.

이진우 교수는 "Fe-N-C 촉매의 결함과 성능의 관계를 밝히고, 결함 조절로 백금 없이도 높은 전력밀도의 양성자 교환막 연료전지를 개발한 점은 연구의 유의미한 성과“라며 ”개발된 촉매 및 합성 방법은 향후 다양한 종류의 연료전지에서 백금을 대체해 적용할 수 있을 것으로 기대된다?고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 한국전력 사외공모 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr