탄소 중립을 위해 수소 에너지가 주목받는 가운데, 전극 재료로 귀금속인 백금이 사용돼 생기는 가격문제를 해소할 방안이 마련됐다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 조은애 신소재공학과 에너지 변환 및 저장재료 연구실 연구팀이 백금을 대체할 수 있는 저렴하지만 고성능을 가진 전극 소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
연구팀은 음이온 교환막 연료전지용 전극 소재로 백금보다 우수한 성능을 갖는 ‘니켈-몰리브데넘 소재‘를 개발했다. 게다가 실제 연료전지에 개발 촉매를 적용하는 것에도 성공했다.
니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았으나, 백금 성능 100분의 1에도 미치지 못해 실제 적용되지 못하고 있었다. 그러나 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉매는 백금보다 성능이 우수하다. 백금은 1㎠ 당 1밀리암페어(㎃) 수준이고, 새로운 니켈-몰리브데넘 촉매는 1.1㎃다. 가격은 80분의 1에 불과다.
조은애 교수는 “순수한 니켈은 성능이 낮지만, 산화 몰리브데넘을 이용해 전자구조를 변화시켜 성능을 비약적으로 향상했다”며 “공정 특성상 대량 생산에도 적합하며 향후 음이온 교환막 연료전지에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
권용근 KAIST 신소재공학과 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B:엔바이론멘탈’ 4월 5일자 온라인판에 게재됐다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
