KIST 연구팀 "고가의 백금 촉매 대신 저가형 촉매 활용 가능해져"

▲ 인공번개를 활용한 단일 원자 촉매 합성 반응을 나타내는 모식도. 질소 및 염소 원자는 금속 원자를 탄소 격자에 더 안정적으로 도입하는 역할을 한다. 2021.8.18 [KIST 제공]

[열린의정뉴스 = 최준석 기자] 국내 연구진이 인공번개와 비슷한 원리인 아크 방전 기술을 활용해 값싸고 성능이 우수한 알칼리 연료 전지 촉매 합성법을 개발했다.

 

한국과학기술연구원(KIST)은 기능성복합소재연구센터 김남동 박사(교신저자), 정재영 학생연구원(제1저자), 수소·연료전지연구센터 유성종 박사(교신저자) 연구팀이 전기 용접에 주로 사용하는 아크 방전으로 코발트 기반 단일 원자 촉매를 상용화 수준으로 양산할 수 있는 원천기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

 

단일 원자 촉매는 백금 촉매보다 가격이 저렴하고 안전성도 높아 알칼리 연료전지의 차세대 촉매로 주목받고 있다.

 

연구팀은 금속과 탄소 소재를 섞은 후 아크 방전 과정을 거치면, 금속이 원자 수준으로 분해됐다가 고결정성 나노 탄소의 격자 내에 채워지는 형태로 결합해 뭉침 현상 없이 촉매를 합성할 수 있음을 발견했다.

 

기존 단일 원자 촉매 합성법은 뭉침 현상을 해결하기 위해 여러 복잡한 공정을 거쳐야 했는데 이 때문에 촉매 성능이 저하됐고 상용화에 어려움이 있었다.

 

KIST 김남동 박사는 "차세대 알칼리 연료전지용 촉매의 성능 및 내구성을 향상하면서 고가의 백금 촉매 대신 저가형 촉매 활용이 가능해졌다는 점이 핵심"이라고 이번 연구의 의의를 설명했다.

 

김 박사는 "다양한 전기화학 변환 시스템에 적용될 가능성이 커 탄소중립·수소경제 구축에 크게 기여할 것"이라고 기대했다.

 

이번 연구는 국제 학술지 '스몰 메소드(Small Methods)' 최신호 속표지 논문으로 게재됐다.

 

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