광주과기원 이재영 교수 연구팀, 경제적이고 안정적인 연료전지 개발
24일 광주과학기술원(GIST, 원장 선우중호)에 따르면 환경공학과 이재영(35) 교수가 이끄는 전기화학·촉매연구실(ERTL) 연구팀은 경제성과 안정성을 크게 향상시킨 ‘복숭아산 연료전지’ 개발에 성공해 학계와 산업계의 비상한 관심을 모으고 있다. 이 교수팀이 개발한 연료전지는 백금촉매 사용량을 기존의 20% 수준 (0.5mg/cm2)으로 대폭 줄였으며 촉매를 이용하여 장기 안정성을 기존의 것에 비해 3배 정도 늘린 것이 특징이다.
복숭아산 연료전지에 사용되는 백금(Pt), 팔라듐(Pd)촉매는 가격이 비싸다는 점 외에 반응 중간생성물에 의해 피독되어 장기 안정성에 한계가 있었다. 이 교수팀이 개발한 전극은 이러한 문제점들을 동시에 해결한 것이어서 관계자들의 큰 주목을 끌고 있다.
이 교수의 연구논문은 세계 최고 권위의 화학학술지인 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition, 영향력 지수(Impact Factor: 10.031))’ Early View (11월 18일자 온라인판)에 게재됐다. (논문제목 : “안정적이며 경제적인 복숭아산 연료전지 연료극 촉매구조 개발을 위한 독창적인 접근”(A Stable and Cost-effective Anode Catalyst Structure for Formic Acid Fuel Cells))
* 웹주소: http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/121527302/PDFSTART
이재영 교수는 “이번 국내 연구팀이 독자적으로 개발한 초저가의 안정적인 액체연료전지 개발 성과는 인체 삽입형 로봇과 의료기기는 물론 노트북, 군사용 장비에 이르기까지 다양한 산업분야에서 활용될 수 있어 큰 기대를 모으고 있다”며 “이번 연구결과는 향후 이동형 및 휴대용 연료전지 분야에서 국제적 연구를 선도할 수 있는 역량을 보여주는 것이다”고 말했다.
연구원 엄성현(35, 지도교수 이재영)이 연구 과정에 주도적으로 참여 개발한 이 연료전지 전극은 3단계의 전극 준비과정으로 이루어진다. 탄소전극 표면을 전기화학적으로 산화처리 후 백금을 증착시키게 되는데, 전극의 산화처리 과정에서 생성된 기능기는 백금의 고분산 증착을 유도한다. 조촉매로 사용된 비스무스는 UPD 방법으로 백금전극 위에 증착되며, 백금촉매의 활성을 극대화함은 물론 피독현상을 해결하여 장기 안정성 또한 확보했다.
한편 2007년 노벨화학상 수상자이며 이재영 교수의 독일 유학시절 지도교수였던 에틀(Gerhard Ertl) 교수의 이름을 딴 광주과기원 전기화학·촉매연구실(ERTL)은 에틀 교수 연구팀과 이 분야에서 매우 활발한 공동연구를 수행하고 있다.
1. 복숭아산: 복숭아에 있는 지방산의 한 종류로 개미산(HCOOH)이라고도 하며, 산화반응 속도가 빨라 액체연료전지의 연료로 사용 가능
2. UPD (underpotential deposition)
- 평형전위를 기준으로 낮은 전위에서 증착하는 방법
3. 피독
- 연료 산화반응의 중간생성물이 촉매의 활성을 저해하는 현상
웹사이트: http://www.gist.ac.kr
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