박민주 UNIST 학생(나노생명화학공학부 4)과 김병수 지도교수는 질소 고정 그래핀을 합성해 연료전지에 쓸 수 있는 무금속(Metal-Free) 전기화학 촉매와 제조공정을 개발했다.
이 성과를 담은 논문(제1저자 박민주)은 영국왕립화학회 발행 `나노스케일` 22일자 온라인판에 실렸다. 오는 11월에는 나노스케일 지면에도 게재될 예정이다.
연료전지나 금속공기전지는 산소환원반응이 에너지 전환 효율을 결정짓는 중요한 요소다. 산소환원 반응을 높이기 위해 주로 백금 기반의 전기화학 촉매를 사용하지만 백금 촉매는 내구성이 부족하고 가격이 비싸다는 단점이 있다.
박민주 학생은 산화 흑연의 표면에 기능기(공동의 화학적 특성을 지니는 한 무리의 유기 화합물 속 공통 원자단)를 이용해 5가지 종류의 아민(암모니아의 수소 원자를 탄화수소기로 치환해 얻는 화합물)을 반응시켜 열처리하는, 간단하고 친환경적 개발 공정으로 질소를 고정한 무금속 전기화학 촉매를 만드는 데 성공했다.
그래핀의 구조적 특성을 개선하고 전기적 특성인 전도성과 산소 결합 능력을 높인 산소환원 반응을 통해 나온 이 촉매는 기존 백금보다 우수한 효율성과 안정성을 지녔다.
박민주 학생은 “새로운 공정법은 황이나 붕소 같은 다른 이종원소를 그래핀에 고정하는 것이 가능해 다양한 이종 원소를 고정한 무금속 전기화학 촉매를 저비용으로 생산할 수 있다”고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
