한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 김희연 에너지소재연구실 연구팀이 연료전지용 촉매 단점을 극복할 수 있는 새로운 나노샌드위치 구조의 촉매를 개발했다고 10일 밝혔다.
고분자 전해질연료전지에는 백금 촉매가 주로 쓰인다.
우수한 성능을 지녔지만 높은 가격으로 인한 제조비용 부담 문제가 있다. 촉매 크기를 줄이고 적은 양의 원료만 사용하는 방법도 고안됐지만 촉매 입자의 크기가 작아질수록 입자의 불안정성이 증가, 용해 혹은 응집돼 내구성이 약화되는 문제를 안고 있다.
연구팀은 바이오매스인 박테리아 셀룰로오스를 탄화, 촉매의 지지체로 활용한 후 표면에 백금 나노입자를 고분자 담지해 다공성 그래핀 덮개를 적용하는 방법으로 새로운 나노샌드위치형 촉매구조를 합성하는 데 성공했다.
이 나노샌드위치형 촉매는 셀룰로오스 지지체의 우수한 전기적, 내화학적 특성과 함께 그래핀 덮개의 촉매입자 부식, 탈락, 응집을 방지하는 효과를 가진다.
기존 상용 촉매에 대비 내구성이 220% 이상 향상된 것으로 나타났다.
박테리아 셀룰로오스 탄화체의 초박형 구조이기 때문에 초박막 전극의 제조에도 유용하다.
김희연 책임연구원은 “2000년대 중반부터 천연 셀룰로오스 소재의 고부가 활용기술 개발을 통해 다양한 셀룰로오스 탄화체를 합성하고 이를 촉매 지지체, 연료전지 전극 등에 활용하기 위한 기술을 연구해왔다”며 “이번 연구는 바이오매스의 고부가 활용기술 및 반도체 공정 기반 촉매 제조기술을 접목해 시너지를 창출하였다는 것에 또 다른 의미가 있다”고 말했다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com