비귀금속을 이용해 수소를 생산할 수 있는 촉매기술이 나왔다.
샹가라주 샨무감 디지스트(DGIST) 에너지시스템공학전공 교수 연구팀은 효율적이고 저렴한 나노와이어 구조의 황화니켈코발트(NiCo2S4)촉매 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
수소는 전 세계 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 미래 친환경에너지원이다. 세계 각국은 수소를 생산하는 다양한 방법을 연구한다.
지구 상에 풍부한 자원인 물을 전기분해해 수소를 얻기는 간단하다. 문제는 물 분해에 많은 전기가 필요하고, 또 백금과 같은 귀금속 촉매를 사용하기 때문에 비용이 많이 든다는 점이다.
샨무감 교수 연구팀은 반응기 양극에서 일어나는 산소 발생 반응과 음극에서 일어나는 수소 발생 반응에 백금과 비교해 상대적으로 저렴한 니켈코발트 화합물을 촉매로 활용했다.
연구팀이 개발한 3차원 그물망 니켈폼 위에 형성된 나노와이어 구조 황화니켈코발트 촉매는 10mA/cm2의 소소 생산 전류밀도에서 산소 발생 반응을 위한 260mV의 낮은 과전압과 수소 발생 반응을 위한 210mV의 낮은 과전압만 필요로 하는 높은 효율성을 증명했다.
또 황화니켈코발트 촉매는 집전전극인 니켈폼 위에서 나노와이어 구조 촉매가 바로 만들어지는 것으로 전극과 전해질 인터페이스에서 전기화학적 반응 효율성을 높일 수 있다는 사실을 규명했다.
특히 나노와이어 구조 황화니켈코발트 촉매는 양극과 음극 모두에서 수소 발생 반응성이 높아 양극 산소 발생 반응 촉매뿐만 아니라 음극 수소 발생 반응 촉매로 활용할 수 있는 양기능성 촉매임을 밝혔다.
샹가라주 샨무감 교수는 “물을 전기분해할 때 필요한 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 효율적이고 안정적인 전극 소재를 개발했다는 점에서 의미가 있다”며 “태양전지를 이용한 전기화학적 물 분해 장치에 황화니켈코발트 촉매를 활용해 수소 대량 생산의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
한편, 이번 연구결과는 최근 `어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈` 온라인판에 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
