값싼 비귀금속으로 고효율 연료전지 촉매 개발

GIST 이재영 교수·KAIST 김형준 교수 공동연구팀 연구개발 성공

GIST Ertl 탄소비움연구센터 이재영 교수와 한국과학기술원(KAIST) 화학과 김형준 교수 공동연구팀이 값싼 비귀금속 기반의 고효율 연료전지 실용촉매 개발에 성공했다.

연료전지 공기극 반응인 산소환원반응 성능을 결정짓는 정확한 요인을 각각 실험과 계산화학으로 관찰했다. 이를 토대로 고성능, 고내구성의 저가 비귀금속 철기반 산소환원반응 촉매를 개발했다. 이번 연구성과는 수소경제 구현을 위한 고성능 연료전지 개발에 있어 새로운 가능성을 제시한 것으로 평가된다.

현재는 백금이 가장 적합한 촉매로서 평가받고 있으나 고가이면서 제한된 자원으로 수소전기차 가격경쟁력의 제한요인이다.

연구팀의 실험결과 철기반의 탄노나노섬유가 최적의 일함수를 가지고, 산소환원반응에 대한 가장 높은 성능을 나타냈다.

또한, 공동연구팀은 철기반의 탄소나노섬유의 내구성을 극대화시키기 위해서 10%의 코발트를 포함시켜 우수한 가속내구성 평가결과를 확인했다.

GIST 이재영 교수 및 KAIST 김형준 교수는 "이번 연구는 활성이 있는 것으로 보고되고 있는 철기반 비귀금속 촉매의 내구성 문제를 실험과 계산으로 해결한 것"이라며 "알카라인 수소기반연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 연구 의의를 설명했다.

GIST 이재영 교수와 KAIST 김형준 교수가 주도하고 KAIST 하윤후 박사과정생(공동 1저자)과 GIST 강신우 석사과정생(공동 1저자)이 주도적으로 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 기후변화대응사업의 지원으로 수행됐으며, 물리화학 분야 세계적 학술지인 Journal of Physical Chemistry Letters 22일자 온라인 판에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자