백금 사용량 10분의 1로 줄인 새 촉매 개발

백금 사용량 10분의 1로 줄인 새 촉매 개발

KAIST·서울시립대 연구팀 "연료전지 적용 가능 금속단일원자 촉매 개발 기여"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이현주 교수와 서울시립대 한정우 교수 공동연구팀이 백금 사용량을 10분의 1로 줄인 백금 단일원자 촉매를 개발했다고 24일 밝혔다.


백금 기반 촉매는 활성과 안정성이 높아 촉매로 활용되지만, 가격이 비싸고 희소해 사용량을 최대로 줄이는 것이 중요하다.

단일원자 촉매는 백금 입자의 크기를 원자 단위로 줄여 모든 원자가 반응에 참여하게 만들기 때문에, 백금 촉매의 가격을 획기적으로 낮출 수 있다.

하지만 배위수(coordination number·중심 원자를 둘러싼 다른 원자들의 개수)가 낮고 표면자유에너지가 높아 쉽게 뭉치고 안정성이 떨어진다는 한계가 있다.

연구팀은 백금 단일원자 촉매의 안정성을 높이기 위해 금속 원소인 안티몬이 첨가된 주석산화물(ATO) 위에 백금 단일원자가 주석과의 합금 형태로 존재하는 구조를 개발했다.

이 백금 단일원자는 안티몬-주석 합금 구조에서 안티몬의 자리를 대신해 열역학적으로 안정적으로 존재하는 것으로 나타났다.


연구팀이 개발한 촉매는 포름산 산화반응에서 상용 백금 촉매보다 활성이 최대 50배 이상 높았고, 장기안정성도 높게 나타났다.

또 이 촉매를 실제 포름산 연료전지에 적용한 결과 기존 촉매에 쓰이는 백금의 10분의 1 정도만 사용해도 비슷한 출력을 얻을 수 있었다.

이현주 교수는 "단일원자 촉매를 완전지 형태의 연료전지에 적용한 것은 이번이 처음"이라며 "연료전지에 적용 가능한 금속 단일원자 촉매 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

김지환 학생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'(Advanced Energy Materials) 지난달 11일 자 온라인판에 실렸다.


jyoung@yna.co.kr

(끝)





<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>