포스텍 연구팀이 독성 없는 연료전지용 니켈 기반 합금 촉매를 설계했다. 친환경 고체 산화물 연료전지 상용화에 기여할 것으로 기대된다.
포스텍(총장 김무환)은 한정우 화학공학과 교수, 박사과정 조아라 씨 연구팀이 밀도범함수이론(DFT)을 기반으로 다양한 니켈(Ni) 합금 표면에서 각 합금 물질의 황 피독 저항성에 대한 영향을 체계적으로 분석하고, 니켈-금 촉매를 제시했다고 6일 밝혔다.
고체 산화물 연료전지(SOFC)는 수소나 탄화수소연료를 공기와 반응시켜 전기와 물을 발생시키는 친환경 에너지원이다. 가격이 저렴하고 오염물질을 적게 배출하며 태양열이나 풍력 발전보다 공간 효율성도 높다. 하지만 황에 쉽게 오염돼 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
연구팀이 기존 SOFC의 문제점을 극복한 소재를 개발했다. 연구팀은 연료 속의 황 불순물로 촉매가 망가지지 않는 다양한 전이금속 합금을 조사했다. 구리(Cu), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au) 등 전이금속을 니켈 표면에 합금하면서 황화수소 분해 반응을 살펴봤다.
그 결과 니켈과 금 조합이 가장 효과적이라는 결론을 얻었다. 이를 바탕으로 황화수소 분해 반응 동안 중간체에 흡착하거나 활성화 에너지에 미치는 등 황 피독 저항성이 높은 니켈-금 촉매를 설계했다.
한정우 교수는 “기존 니켈 촉매를 개선하기 위해 각 합금 물질의 황 피독 저항성에 대한 영향을 체계적으로 분석하고 최종적으로 니켈-금 촉매를 제시했다”며 “친환경 고체 산화물 연료전지 상용화에 기여할 것”이라고 말했다.
한국에너지기술평가원 에너지기술개발사업, 한국연구재단 나노소재원천기술개발사업, 한국과학기술정보연구원(KISTI) 지원으로 수행된 이번 연구결과는 최근 국제 학술지 '카탈리시스 사이언스 앤 테크놀러지'에 최근 게재됐고, 우수성을 인정받아 표지논문에 선정됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
