KAIST, 백금 사용량 90% 줄이고, 성능 12배 높인 연료전지 촉매 개발

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국내 연구진이 백금 사용량을 90% 줄이면서 활성 성능은 12배 이상 높일 수 있는 연료전지 촉매를 개발했다. 백금 사용량을 줄여 가격도 30% 낮출 수 있어 연료전지 활성화에 기여할 전망이다.

KAIST(총장 신성철)는 조은애 신소재공학과 교수팀이 갈륨 원소를 첨가한 백금-니켈 기반 연료전지 촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.

KAIST가 개발한 백금-니켈 촉매의 입자 형상
<KAIST가 개발한 백금-니켈 촉매의 입자 형상>

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 전기를 생성하는 미래 동력원이다. 반응 과정에서 대기오염 물질 없이 물만 나와 친환경 에너지원으로 떠오르고 있다.

다만 비싼 백금을 전극 촉매로 이용해 가격이 비싸고, 산소 환원반응이 잘 이뤄지지 않는 것이 단점이었다.

연구팀은 백금에 산소 환원반응을 활성화하는 니켈을 결합하고 합금을 '팔면체 나노입자'로 만들어 활성 정도를 극대화 했다.

조은애 KAIST 신소재공학과 교수
<조은애 KAIST 신소재공학과 교수>

촉매 표면에 갈륨을 추가해 내구성 문제도 해결했다. 갈륨은 촉매 표면을 전지의 강산성 환경에서 보호한다. 또 촉매의 산소결합에너지를 강화, 활성도를 높이는 기능도 담당한다.

연구팀은 새로운 촉매의 백금 사용량을 기존의 10% 수준으로 줄여 가격을 30% 낮췄다. 활성 속도는 12배, 내구성은 2배 높다.

조은애 교수는 “기존 기술로 만들 수 있는 백금-니켈 촉매에 갈륨을 추가하고 가열만 하면 실용화 가능한 수준의 촉매를 손쉽게 만들 수 있다”면서 “가격 절감, 내구성 향상을 동시에 할 수 있어 수소전기차, 발전용 연료전지 시장에서 경쟁력 제고를 기대할 수 있다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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