이재영 GIST 환경공학부 교수팀이 이산화탄소로부터 얻은 개미산을 이용해 연료전지 출력을 높일 수 있는 최적 운전 조건을 밝혔다.
이번 성과는 촉매 종류와 관계없이 연료전지 출력 값을 높일 수 있는 조건을 규명한 것으로, 응급 시 필요한 휴대형 전기공급 장치 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다.
액체 상태인 개미산은 연료로서 공급할 때 관리가 쉽고 산화 반응속도가 빠르며 연료 크로스오버 현상이 덜 일어나기 때문에 최근 휴대형 전기공급장치 연료로 활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
액체 연료전지는 낮은 출력 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있다. 최근 개미산 연료전지 출력 향상을 위한 최적 산화 조건에 대한 연구에서 전해질 용액 수소이온농도 값이 3.7일 때 개미산 산화속도가 가장 빠르다는 연구가 보고됐다.
연구팀이 전기화학 실험을 통해 전해질 용액 수소이온농도(pH)가 백금 활성에 미치는 영향을 연구한 결과, pH가 약 알칼리일 때 개미산 산화 반응이 가장 활발하게 일어나는 것으로 확인됐다.
연구팀은 pH가 약 알칼리일 때 기존 개미산 산화 조건 실험과 비교해 71% 향상된 전력을 얻었으며, 이러한 현상이 pH가 약 알칼리일 때 포름산 산화에 필요한 활성화 에너지 값이 가장 낮고 가장 빠른 전자 전달 속도를 갖기 때문임을 규명했다.
이재영 교수는 “이번 연구 결과는 개미산 연료전지를 휴대형 파워뱅크 에너지원으로 활용할 수 있는 성능 극대화 조건을 제시한 것”이라며 “최대 출력을 얻을 수 있는 고활성 촉매 개발과 결합해 고성능 개미산 연료전지를 개발한다면 안정적 전력 공급을 위한 분산형 발전 에너지원으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=서인주기자 sij@etnews.com