[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 조은애 교수 연구팀은 백금 사용량을 90% 줄이는 동시에 수명은 2배 향상시킨 연료전지 촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.
연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치로 기존 발전 설비를 대체할 수 있다.
특히 연료전지를 주원료로 이용하는 수소전기차 한 대는 성인 70명이 호흡하는 공기로부터 미세먼지와 초미세먼지를 98% 이상 정화할 수 있는 달리는 공기청정기로 불린다.
하지만 이 같은 연료전지에 전극촉매로 사용되는 백금의 비싼 가격은 상용화를 가로막는 큰 장벽이다. 또 현재 개발된 탄소 담지 백금 나노촉매는 산소환원반응 활성과 내구성이 상용화 기준에 미치지 못하고 있는 상태다.
연구팀은 기존 백금 기반 촉매들의 산소환원반응 활성 및 내구성 증진을 목표로 설정했다. 먼저 백금과 니켈 합금 촉매를 합성한 뒤 성능 증진을 위해 여러 금속 원소를 도입한 결과 갈륨이 가장 효과적임을 발견했다.
연구팀은 백금-니켈 합금 촉매를 팔면체 형태의 나노입자로 만들고 나노입자의 표면에 갈륨을 첨가해 기존 백금 촉매에 비해 성능을 12배 향상시켰다.
특히 기존 연료전지 촉매들이 대부분 실제 시스템에 적용하는 데 실패한 반면 조 교수 연구팀은 개발한 촉매를 이용해 연료전지를 제작해 가격을 30% 줄이고 수명도 2배 이상 향상시켜 실제 적용이 가능함을 증명했다.
조은애 교수는 “연료전지의 가격저감과 내구성 향상을 동시에 달성한 연구 성과로 수소 전기차, 발전용 연료전지의 시장경쟁력 제고가 기대된다”고 말했다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘나노 레터스’ 4월 11일자에 게재됐다.
nbgkoo@heraldcorp.com
