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국내 연구진이 수소차에 쓰이는 수소 연료전지를 저렴하게 만들 수 있는 촉매 합성법을 개발했다. 유니스트(UNIST·울산과학기술원)은 에너지 및 화학공학부의 주상훈 교수팀이 탄소 촉매의 성능을 높이는 새로운 촉매 합성법을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 기술로 저렴한 고성능 연료전지 상용화가 앞당겨져 수소차 대중화가 가속화될 전망이다.수소 연료전지는 수소와 산소를 결합해 전기와 물을 만들어내는데 이때 반드시 촉매가 필요하다. 지금까지 상용화된 연료전지에는 귀금속인 백금 촉매가 사용됐다. 백금 가격은 1g 당 5만원 이상으로 비용 문제로 수소차나 수소 연료전지 대중화에 걸림돌이 돼 왔다.주 교수팀은 이를 해결하기 위해 백금을 대체할 후보물질로 탄소를 활용했다. 하지만 이 물질은 700도 이상의 고온 열처리를 통해 합성되기 때문에 촉매 활성점이 파괴되는 문제점이 있었다. 주 교수팀은 이를 해결하기 위해 '실리카 보호층'을 도입했다. 실리카 보호층은 탄소 촉매 합성 과정 중에 촉매 활성점이 파괴되는 걸 막았고, 고온 열처리 과정 후에도 촉매 활성점을 효과적으로 유지시켰다. 이 방법으로 개발한 탄소 촉매는 백금 촉매보다 훨씬 저렴하면서도, 산소 환원 반응 효율은 상용 백금 촉매와 유사한 수준을 보였다. 특히 이번에 개발한 탄소 촉매는 미국 에너지부(DOE)에서 제시한 2020년 비귀금속 촉매 성능 목표치인 300A/㎤를 넘긴 320A/㎤를 달성했다. 이는 비귀금속계 촉매 중 가장 높은 성능을 구현한 것이다. 주 교수는 "새롭게 개발한 비귀금속계 촉매 합성을 통해 연료전지 상용화에 한 단계 접근할 수 있을 것으로 기대된다"며 "이번 연구에서 개발한 합성법은 연료전지 외에도 다양한 에너지 변환 및 저장 장치에 적용될 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구결과는 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 지난 2일자 온라인판에 공개됐다. |
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입력 : 2016년 11월 03일
