국내 연구진이 알칼라인 연료전지 핵심 소재인 백금 촉매를 대체할 물질을 개발했다. 백금 보다 저렴하면서도 성능을 개선했고 대량생산도 가능하다. 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
유성종 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 박사팀은 김진수 경희대 교수와의 공동연구를 통해 질소가 도핑된 금속유기골격체(MOF)계 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.
연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하면서 물만 배출하는 친환경 발전장치다. 연료전지에서 일어나는 산소환원반응이 느린 속도로 일어나기 때문에 속도를 높이는 촉매가 연료전지 성능을 좌우한다. 현재 주로 백금계열 촉매가 쓰이는데 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 것이 한계다.
이 때문에 백금 소재 대체 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구가 활발하다. 탄소계 소재 촉매는 효율은 우수하지만 그 원리가 아직 파악되지 않아 알칼라인 연료전지에 본격 적용하지 못하고 있다.
KIST-경희대 공동연구진은 백금을 대체할 촉매로 MOF를 사용했다.
스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발했다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하다. 공업용 가습기를 이용해 입자를 만들기 때문에 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있다. 상용 백금 촉매보다 40% 가량 성능이 개선됐다.
유성종 KIST 박사는 “열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 양산 가능성도 확인했다”면서 “연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”으로 기대했다.
최호기자 snoop@etnews.com
