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KAIST, 값비싼 연료전지 백금 촉매 가격 찾추고 수명 높였다

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2018년 04월 17일 15:30 프린트하기

내구성 평가 후의 촉매 입자 형상 변화(갈륨-백금니켈/탄소) -KAIST 제공
내구성 평가 후의 촉매 입자 형상 변화(갈륨-백금니켈/탄소) -KAIST 제공


한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 백금 사용량을 90% 줄이면서 수명은 2배 늘린 연료전지 촉매를 개발했다. 갈륨을 활용해 가격은 30% 줄이고, 성능은 12배 향상시켰다.

 

수소 전기차의 발전장치인 연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않아 친환경적이다. 그러나 연료전지의 전극촉매로 쓰이는 백금은 가격이 비싸 상용화의 장벽이 됐다. 또 현재 개발된 탄소 담지 백금 나노촉매는 산소환원반응 활성과 내구성이 상용화 기준에 못 미친다는 한계가 있다.

 

KAIST 신소재공학과 조은애 교수 연구팀은 백금 기반 촉매의 활성 및 내구성 증진을 목표로 연구를 진행했다. 우선 니켈 합금 촉매를 합성한 뒤 성능 증진을 위해 여러 금속 원소를 적용한 결과, 갈륨이 가장 효과적임을 발견했다. 

 

연구팀은 백금-니켈 합금 촉매를 팔면체 형태 나노입자로 만들고, 나노입자의 표면에 갈륨을 첨가해 기존 백금 촉매에 비해 성능을 12배 향상시켰다. 실제 연구팀이 개발한 촉매를 이용하자 연료전지의 가격은 30% 줄고, 수명은 2배 이상 향상된 것을 확인했다. 

 

임정훈 연구원은 “기존 합성 방법으로 제조 가능한 백금 니켈 합금 촉매 표면에 갈륨을 첨가해 가열만 하면 촉매가 합성된다”며 “기존 공정에 쉽게 도입 가능하고 대량 생산이 용이해 실용화 가능성이 높다”고 설명했다. 

 

조은애 교수는 “연료전지의 가격 저감과 내구성 향상을 동시에 달성한 연구 성과로 수소 전기차, 발전용 연료전지의 시장경쟁력 제고가 기대된다”고 말했다.

 

이 연구 성과는 나노 분야 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 4월 11일자에 게재됐다. 


이혜림 기자

pungnibi@donga.com

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