수소 연료전지에 사용되는 비싼 백금 촉매보다 80분의 1 저렴한 대체 촉매 기술이 개발됐다. 미래 에너지원인 수소를 활용한 수소 연료전지를 보다 폭넓게 쓸 수 있는 데 기여할 것으로 기대된다. 수소 연료전지는 차량을 비롯해 선박 등 운송 수단 동력원으로 개발되고 있다.
KAIST는 조은해 신소재공학과 에너지변환및저장재료 연구실 교수 연구팀이 백금을 대체할 수 있는 값싸고 성능 좋은 전극 소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
연구팀은 차세대 연료전지로 개발중인 음이온 교환막 연료전지용 전극 소재로 백금보다 성능이 우수한 ‘니켈-몰리브데넘 소재’를 개발했다. 신규 촉매를 실제 연료전지에 적용할 경우 다양한 변수로 원하는 성능이 나오지 않는 경우가 많은데 연구팀은 이같은 한계를 극복하고 실제 연료전지에 신규 개발 촉매를 적용하는 데도 성공했다.
니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았지만 백금 성능의 100분의 1에도 미치지 못했다. 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉매는 백금보다 성능이 우수한데 가격은 80분의 1에 불과하다. 백금 촉매의 성능은 1.0mA/cm2, 니켈-몰리브데넘 촉매 성능은 1.1mA/cm2다.
조은애 KAIST 교수(왼쪽)와 논문 제1저자 권용근 박사
조은애 교수는 “순수 니켈은 성능이 낮지만 산화 몰리브데넘을 이용해 니켈의 전자구조를 변화시켜 성능을 대폭 높였다”며 “공정 특성상 대량 생산에도 적합해 향후 음이온 교환막 연료전지에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B:환경’ 4월 5일자 온라인판에 게재됐다.