[헤럴드경제=신동윤 기자] 연료전지 상용화의 최대 난제였던 백금 촉매의 새로운 대체재를 국내 연구진이 개발했다
고려대학교는 자교 기계공학과 심준형 교수 연구팀이 백금보다 우수한 연료전지 양극용 은(Ag)-세라믹 복합체 나노 촉매 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.
최형종ㆍ김만진 연구원이 공동 제1저자로 참여한 이 연구결과는 에너지 분야의 세계적인 저명 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)‘에 게재됐다
이번 연구는 한국연구재단 국가간협력기반조성사업과 BK21플러스사업의 지원을 받아 수행됐으며, 고려대 전기전자공학부 김규태 교수팀도 연구에 참여했다.
연료전지는 연료와 산소의 전기화학적 반응을 통하여 전기를 생산하는 고효율-친환경 전원으로, 미래 수소 자동차나 친환경 스마트 그리드의 핵심 시스템으로 에너지 인프라를 획기적으로 바꾸는데 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 하지만 중저온 연료전지의 경우 값비싼 백금 촉매를 필요로 하기 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있다.
은 촉매는 전기화학적인 성능면에서 백금 촉매에 버금가면서 가격이 100배 이상 저렴하기 때문에 백금을 대체할 수 있는 물질로 오랫동안 주목받아 왔다. 하지만 은입자는 조금만 가열돼도 표면 산화막 박리에 의한 응집 현상이 나타나기 때문에 장기 안정성을 확보하기 어렵다.
연구팀은 나노 다공 구조의 은 표면에 스퍼터링 기법을 이용해 금속성 스칸듐-지르코늄 입자를 수나노 크기로 증착시킨 다음 고온 산화시켜 ‘은-스칸디아-지르코니아(Ag-ScSZ) 금속-세라믹 복합체 촉매’를 합성하였다.
Ag-ScSZ 복합체 촉매를 세라믹 연료전지 양극으로 사용해 성능을 테스트한 결과, 300~450도에서 백금 대비 20% 이상 향상된 출력을 얻을 수 있었다. 장기 안정성 면에서도 순수 은이나 백금에 비해 뛰어난 것으로 확인됐다.
심준형 교수는 “이번에 개발된 Ag-ScSZ 나노 촉매는 백금 촉매의 경제성 문제와 은 촉매의 안정성 문제를 동시에 해결할 수 있는 획기적인 물질”이라며 “앞으로 연료전지 상용화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
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