국내 연구진이 희소금속인 백금 사용량을 50% 이상 줄인 고효율 연료전지 촉매를 개발했다. 연료전지 가격을 낮춰 상용화에 한 발 다가선 연구성과로 평가된다.
유성종 한국과학기술연구원(KIST) 연료전지연구센터 박사와 성영은 서울대 화학생물공학부 교수 공동 연구팀은 백금 사용량을 50% 이상 줄이면서도, 효율을 2~5배 높인 멀티스케일 나노 구조 연료전지 촉매를 개발했다고 13일 밝혔다.
고분자 전해질 연료전지는 미래 수소 연료전지 자동차의 주요 동력원이다. 하지만 연료전지 전극에 값비싼 백금을 대량으로 사용해 아직까지는 에너지 발전장치로서의 경제적 효용성이 낮게 평가된다.
연료전지 상용화 목표치는 ㎾당 30달러 수준이나 현재 양산되는 연료전지 가격은 ㎾당 47달러 수준이다. 연료전지 촉매가 가격에서 차지하는 비중이 50% 이상이다. 연료전지 전극에 사용되는 백금 촉매의 양을 획기적으로 줄여야 연료전지 상용화 목표 가격에 근접할 수 있다.
연구진은 전이 금속 합금 구조를 통해 백금 사용량을 약 40%까지 줄였다. 나아가 코어-쉘 구조와 할로우(hollow) 구조를 통해 백금을 나노 입자 표면층에만 사용해 백금 사용량을 50% 이상 줄였다. 촉매 효율은 기존 백금 촉매 성능보다 2~5배까지 향상됐다.
연구팀은 “멀티스케일 나노 구조를 갖는 전이 금속 합금, 코어-쉘 및 할로우 촉매 합성기술은 연료전지뿐만 아니라 물 분해, 수소 개질, 자동차용 배출가스 정화 장치 등의 넓은 분야에 걸쳐 활용할 수 있다”며 “다양한 형태의 나노 촉매 구조의 새로운 응용가능성을 탐구하는데 기여할 것”이라고 밝혔다. 연구결과는 국제 학술지 ‘나노투데이’ 7월 25일자에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
