국내 연구진, 세계 최고 수준 '액체 연료전지 성능' 확보

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 국내 연구진이 온실기체를 발생하지 않는 비(非)백금 전극 촉매를 개발, 액체 연료전지의 성능을 세계 최고 수준으로 확보하는 데 성공했다. 연구 성과는 알칼라인 액체연료전지의 상용화에 도움이 될 것으로 기대된다.

광주과학기술원은 지구⋅환경공학부 이재영 교수 연구팀과 한국기초과학지원연구원(KBSI) 정범균 박사 연구팀이 알칼라인 하이드라진 액체연료전지에 사용하는 환원극 비백금계 촉매를 공동개발했다고 19일 밝혔다.

연료전지는 전해질의 산성도에 따라 산과 알칼라인으로 구분되는데 알칼라인 연료전지는 값비싼 백금 촉매를 사용하지 않아도 출력이 높다는 장점이 있다.

하지만 철-질소-탄소 등 비백금계 촉매는 백금에 비해 촉매 표면의 활성점(촉매 반응이 일어나는 지점) 밀도가 낮아 원하는 출력 성능을 위해서는 상대적으로 많은 양의 촉매를 사용해야 한다.

또 다량의 촉매를 사용하면 도포된 촉매층이 두꺼워져 연료전지의 출력이 촉매 사용량만큼 증가하지 않게 된다.

연구팀은 수증기 활성화 공정으로 철-질소-탄소 촉매에 계층적 기공 구조를 만들고 옥살산 처리로 표면 접촉 특성을 개질(改質, reforming), 하이드라진 연료전지의 출력을 대폭 향상시켰다.

이재영 GIST 교수는 "이번 연구는 대면적 전극화에 있어 무탄소 연료전지를 상용화하는 데 걸림돌로 작용하는 전극에서의 촉매 이용률 한계를 극복한 관찰을 보여줬다"며 "고출력이 필요한 운송수단의 전원 등 다양한 활용 가능성이 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 화학공학 기술 분야의 상위 3% 학술지인 '케미칼 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 11월 23일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr