'수소·전력 동시 생산' 일체형 재생연료전지용 고효율 전극개발

'수소·전력 동시 생산' 일체형 재생연료전지용 고효율 전극개발
KIST 박현서 박사 "이중도금 기술로 비싼 이리듐 80% 줄이고 효율은 높여"

(서울=연합뉴스) 정윤주 기자 = 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 남는 전기로 물을 분해(수전해)해 수소·산소를 만드는 장치와 전기를 생산하는 연료전지를 합친 일체형 재생연료전지용 저가형 고효율 전극 기술을 개발했다.
KIST 수소·연료전지연구단 박현서 박사는 28일 서울대 연구진과 공동으로 이중도금 방식으로 수전해 촉매에 사용되는 값비싼 이리듐(Ir)의 양을 80% 줄이면서도 촉매 효율은 크게 높이는 기술을 개발했다고 밝혔다.
일체형 재생연료전지는 태양광이나 풍력 등으로 생산된 유휴 전기로 물을 분해해 수소와 산소를 생산하고, 이를 원료로 연료전지를 가동해 전력을 생산하는 친환경 에너지원으로 주목받고 있다.
그러나 수전해 과정에서 수소생산 효율을 높이기 위해 사용되는 이리듐의 높은 가격이 상용화에 걸림돌이 돼왔다.

연구팀은 수전해 전극을 촉매 입자를 고분자 접착제와 섞어 촉매 층에 스프레이로 분사하는 기존 방법 대신 촉매 층 밑에 반원형 백금 지지체를 만들고 그 위에 이리듐 촉매를 형성하는 이중도금 기술로 제조, 이리듐 사용량을 80% 이상 줄이는 데 성공했다.
스프레이 분사 방식은 촉매가 뭉치고 접착제가 촉매 일부를 가려 활성 면적이 떨어지지만 이중도금 방식은 전극에 아주 얇게 촉매가 코팅되고 친수성을 띠게 돼 적은 양을 촉매로도 높은 활성도를 얻을 수 있다고 연구팀은 설명했다.
이중도금 방식으로 만든 촉매는 활성 표면적이 기존 단일도금 전극보다 2.5배 이상 증가했고, 촉매 담지량 당 전류밀도(A/mgIr)도 단일도금 전극의 2.1배, 스프레이 전극과 비교하면 56배 향상된 것으로 나타났다.
이는 세계적으로 수전해 및 재생 연료전지 시스템의 상용화 기준점으로 불리는 귀금속 질량당 목표치(0.01 gIr/kW)를 달성한 수준이라고 연구팀은 밝혔다.
박현서 박사는 "귀금속 함량이 낮으면서도 성능과 안전성이 우수한 이중도금 기술 전극이 일체형 재생 연료전지뿐 아니라 여러 친환경 연료전지 분야에서도 폭넓게 응용되기를 기대한다"고 말했다.
이 연구는 에너지 환경 분야 국제 저널인 '응용 촉매 B-환경'(Applied Catalysis B-Environmental) 최신호에 게재됐다.

jungle@yna.co.kr
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