연료전지 백금 촉매 대체할 금속유기골격체계 탄소 촉매 개발

연료전지 백금 촉매 대체할 금속유기골격체계 탄소 촉매 개발
KIST·경희대 연구팀 "성능향상·대량생산 가능…상용화 기대"

(서울=연합뉴스) 이한승 기자 = 한국과학기술연구원(KIST)은 알칼라인 연료전지에 사용되는 백금 촉매를 대체할 수 있는 저가형 '금속유기골격체(MOF)계' 탄소 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.
연료전지는 촉매를 이용한 수소-산소 전기화학반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해 물질 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치다. 현재 촉매로는 백금이 사용되고 있으나 가격이 비싼 게 단점이다.
백금계 촉매 대안으로 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매가 연구되고 있으나, 탄소계 촉매는 효율은 높지만 정확한 원리가 밝혀지지 않아 알카라인 연료전지에 적용되지 못하고 있다.

KIST 수소·연료전지연구단 유성종 박사와 경희대 화학공학과 김진수 교수 공동 연구팀은 이런 문제를 개선하기 위해 또 다른 백금 촉매 대체 후보로 꼽히지만 낮은 생산수율 등으로 상용화에 어려움이 있는 금속유기골격체를 활용해 고효율 탄소 촉매를 개발했다.
금속유기골격계 탄소 촉매는 속이 빈 공 형태의 코발트-아연산화물(Co-ZnO)에 유기골격체를 붙인 뒤 고온 열분해 공정(스프레이 열분해법)으로 처리해 주위를 질소와 탄소가 둘러싼 구조로 만든 것이다.
이 탄소계 촉매는 현재 사용되는 상용 백금 촉매보다 성능이 40% 향상됐고 제조 방법도 간단해 대량 생산의 가능성이 있다고 연구팀은 설명했다.
유성종 박사는 "이 연구 결과가 연료전지 산소환원반응 촉매 분야와 흡착제, 배터리 분야 등 다른 분야에도 응용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구 결과는 에너지환경 분야 국제학술지 '응용 촉매 B - 환경'(Applied Catalysis B - Environmental)에 게재됐다.
jesus7864@yna.co.kr
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