니켈-철 스피넬 산화물의 이리듐 도핑을 통한 산소발생 활성과 안정성 향상
포스텍(POSTECH)과 광주과학기술원(GIST) 공동연구팀이 수전해 기술을 통해 효율적으로 수소를 얻을 수 있는 안정적이고 대량생산 가능한 촉매를 개발했다.
포스텍(총장 김무환)은 조강우 환경공학부 교수 연구팀이 이재영 GIST 지구·환경공학부 교수연구팀과 함께 니켈-철 스피넬 산화물에 소량의 이리듐을 도핑, 이리듐 산화물보다 높은 활성과 기존 니켈-철 산화물보다 우수한 안정성을 가진 산소발생반응용 촉매 개발했다고 1일 밝혔다.
물 분자에 전류를 흘려 수소와 산소로 분해해 수소를 생산하는 '수전해 기술'은 청정에너지 기술로 주목받고 있다. 수전해 과정에서는 물을 전기분해하면 산소발생반응과 수소발생반응이 동시에 일어나는데 전체 반응이 속도가 비교적 느린 산소발생반응에 맞춰 진행된다.
산소발생반응이 느려질수록 수소 생산 속도도 느려지기 때문에 산소반응발생 속도를 올려주는 촉매를 사용하는 것이 필수적이다. 일반적으로 백금이나 이리듐 등 귀금속 촉매를 사용하는데 가격이 비싼 단점이 있다. 저가 금속 기반 촉매들이 개발됐지만 귀금속 촉매보다 반응이 느리다는 한계가 있다.
공동 연구팀이 개발한 촉매는 대량생산이 가능한 졸겔법(sol-gel)을 사용했다. 높은 전류 밀도 조건에서 이리듐 산화물보다 과전압이 40mV 이상 낮고, 130일 이상 구동이 가능할 정도로 안정성이 높은 것으로 나타났다. 해당 촉매를 활용해 친환경 수소생산을 앞당길 것으로 기대된다.
조강우 교수는 “지속가능한 에너지 개발과 탄소 중립적인 수소발생을 위해서는 고효율 산소발생 전기촉매의 활용이 필수적”이라며 “이번 연구로 니켈 철 스피넬 산화물제의 높은 활성과 안정성을 확인함으로써 친환경 수소 생산의 길이 열릴 것”이라고 말했다.
한국연구재단 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 재료 분야 국제 학술지 '어드벤스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 1월 뒷표지(back cover) 논문으로 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
