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값싸고 성능 좋은 ‘꿈의 촉매’ 개발

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값싸고 성능 좋은 ‘꿈의 촉매’ 개발

2015.07.08 18:00
유성종 선임연구원과 류재윤 연구원. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공
유성종 선임연구원과 류재윤 연구원. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공

국내 연구진이 연료전지 상용화를 위한 돌파구를 마련했다.

 

유성종 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원 팀은 귀금속인 이리듐과 루테늄 대신 자연계에 풍부한 코발트를 이용해 물을 전기분해해서 수소와 산소를 생산하는 전극 촉매를 개발하고 국제학술지 ‘ACS 촉매작용’ 2일자에 게재했다.


연료전지는 수소와 산소를 이용해 전기를 생산하고 부산물은 물밖에 나오지 않기 때문에 친환경 에너지원으로 주목받고 있다.

 

하지만 자동차 등에 상용화하기 위해서는 수소를 충전해 주는 충전소가 필요한데, 기존 기술로는 수소 생산을 위해 작은 건물 크기의 수조가 필요한 단점이 있었다. 게다가 값비싼 귀금속인 이리듐과 루테늄을 촉매로 쓰기 때문에 값싸고 성능이 좋으면서 수조 크기를 줄일 수 있는 촉매를 개발할 필요가 있었다.

 

연구진이 개발한 인화코발트 촉재를 표현한 모식도. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공. 제공
연구진이 개발한 인화코발트 촉매를 표현한 모식도. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공

연구진은 귀금속 촉매를 대체할 후보로 코발트에 인을 더해 나노입자를 만들었다. 코발트는 이리듐이나 루테늄 등에 비해 자연계에 풍부하다. 이 나노입자를 물을 분해해서 산소와 수소를 발생시키는 전극에 적용한 결과 인과 코발트가 상호작용하면서 전극에서 일어나는 반응을 활성화시키는 사실을 확인했다.

 

실험 결과 연구진이 개발한 인화코발트 촉매는 이리듐 촉매와 비슷한 조건에서 같은 양의 전기를 생산하며 12시간 동안 물분해를 시켜도 수소와 산소를 생산하는 성능이 떨어지지 않았다. 귀금속 촉매와 성능은 비슷하면서도 내구성은 더 뛰어난 것이다.

 

유 연구원은 “인화코발트 촉매는 제조 단가가 귀금속 촉매에 비해 200분의 1 수준에 불과하다”며 “촉매가 나노입자 형태인 만큼 반응면적이 넓어서 수조 크기를 건물 크기에서 컴퓨터 정도 크기로 줄일 수 있다”고 말했다.

 

 

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