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연료전지 내구성·효율성 높이는 기술 개발

KIST 유성종 박사팀

(서울=연합뉴스) 정성호 기자 = 수소와 산소의 전기화학 반응을 이용해 전기를 생산하는 연료전지의 내구성과 효율성을 크게 높일 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 유성종 박사팀이 연료전지에 쓰이는 기존의 백금-전이금속 합금 촉매에 '아미드'(질소 원자와 연결된 카보닐기를 이루는 작용기를 포함한 유기화합물)기를 가진 고분자를 이용해 이처럼 성능과 내구성이 극대화된 연료전지 촉매를 개발했다고 29일 밝혔다.

연료전지의 전극에는 값비싼 백금 촉매를 대량으로 써야 한다.

하지만 그러다 보니 경제적 효용성이 낮았고, 이 때문에 고가의 백금 사용량을 줄이면서 촉매의 산소 환원 반응 활성을 극대화하기 위해 니켈, 코발트, 철 같은 전이금속을 백금과 합금하는 연구가 활발히 진행됐다.

다만 전이금속은 쉽게 산화되는 물리적 특성 탓에 이론적으로 가능한 촉매 활성을 충분히 발휘하지 못하는 단점을 안고 있다. 또 이런 산화 현상으로 인해 내구성도 약화됐다.

연구팀은 아미드기를 가진 고분자를 이용해 나노 촉매입자 표면에 존재하는 3d 전이금속 원자를 선택적으로 기능화함으로써 산소 환원 반응 활성 및 장기 내구성이 극대화된 연료전지 촉매를 개발했다.

새로 개발된 촉매는 기존 백금계 합금보다 촉매 활성을 2배가량 향상시켰고, 나노 입자의 선택적 고분자 기능화에 따른 안정화 효과로 내구성은 4배 정도 향상됐다.

유 박사는 "유무기 하이브리드 나노 구조 제어기술을 통해 백금계 산소 환원반응 촉매의 치명적인 단점을 효과적으로 보완한 연구"라며 "수소 연료전지의 상용화를 한 발 앞당기게 될 것으로 기대된다"고 말했다.

연구 결과는 네이처의 자매지이자 에너지 및 나노 분야 국제 학술지인 'NPG 아시아 머티리얼즈' 1월호에 실렸다. 특히 '이달의 가장 많이 내려받은 논문' 톱 10에도 선정됐다.

연구진은 이번 연구 결과를 국내외에 특허 출원한 상태다.

연료전지 내구성·효율성 높이는 기술 개발 - 2

sisyphe@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2016/02/29 12:00 송고

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