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친환경 알칼리전지 성능 'UP' 나노튜브 촉매 개발

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친환경 알칼리전지 성능 'UP' 나노튜브 촉매 개발

2018.09.17 13:50
연구팀이 개발한 탄소 나노튜브기반 합금촉배(노란색) 으로 차세대 알칼리 연료전지의 안정성과 전기전달 효율을 높이는 특징이 있다-한국과학기술원 제공
연구팀이 개발한 탄소 나노튜브기반 합금 촉매(노란색) 로 차세대 알칼리 연료전지의 안정성과 전기전달 효율을 높이는 특징이 있다
-한국과학기술원 제공

 

국내 연구진이 친환경 알칼리 연료 전지의 성능을 높이는 촉매 기술을 개발했다.

 

한국과학기술연구원(KIST)과 울산과학기술원(UNIST) 연구진은 17일 고체 알칼리막 연료전지에 사용하는 고성능 탄소튜브 기반 합금 나노 촉매를 개발했다고 밝혔다.

 

알칼리 연료전지는 수소와 산소의 화학적 에너지를 전기로 바꾸고 이 과정에서 오염물질 없이 물만 배출해 최근 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 전기 화학적 활성이 우수한 백금 나노 입자를 촉매로 쓰고 있어 값이 비싸고 안정성이 떨어진다는 지적을 받아왔다. 

 

연구진은 탄소나노튜브에 질소와 철을 결합시키면, 전자와 산소의 흡착성이 향상돼 전기활성도가 높아지는 특성을 찾아 냈다. 이를 통해 백금보다 전기 활성도가 30% 높은 촉매를 완성했다.

 

기존 백금 촉매 공정에서 600~700도의 고온 환경을 유지해야 했다. 연구진이 개발한 탄소나노 튜브 합금 촉매를 이용하면 500도 가량의 온도로 1시간 정도만 짧게 열처리를 하면 된다. 이를 통해 생산가격이 12분의 1수준으로 크게 낮아질 전망이다.

 

유 책임연구원은 “차세대 알칼리 연료전지용으로 쓰는 백금 기반 촉매보다 효과가 좋은 저가형 탄소 나노튜브 촉매가 나오게 됐다”며 “향후 차세대 알칼리 연료전지용 촉매의 설계, 제조 공정 기술 및 연료전지 적용에 기여할 수 있을 것”이라고 내다봤다.

 

이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지머티리얼즈’ 이달 5일자에 발표됐다.

 

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