건국대-KITECH 연구팀, 고성능 수전해촉매 개발

친환경-고효율 저단가 촉매 개발

2020-10-19 10:40
  • 건국대 KU융합과학기술원 한혁수 교수

    건국대 KU융합과학기술원 한혁수 교수

서울--(뉴스와이어) 2020년 10월 19일 -- 건국대 KU융합과학기술원 한혁수 교수(미래에너지공학과) 연구팀과 한국생산기술연구원(KITECH)이 기존 백금 소재보다 60%가량 저렴하면서 수소 생산 효율은 높인 새로운 수전해 촉매 소재 개발에 성공했다.

현재 수소는 세계적으로 풍부하고 보편적인 친환경 에너지 자원이지만 물이나 유기화합물 형태로만 존재해 석탄이나 석유, 천연가스와 같은 화석연료로부터 분리해내는 방식을 통해 주로 생산됐다. 이러한 방식은 제조단가는 저렴한 반면 생산과정에서 온실가스를 배출하고 환경오염을 유발한다는 단점이 있다.

이에 반해 수전해 기술은 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기술로 제조공정이 친환경적이다. 현재 기술에서는 고가의 귀금속 기반 촉매가 있어야만 수전해 수소 생산이 가능해 상용화를 위해서는 고효율 저단가 촉매 개발이 필요하다.

한혁수 교수팀은 수전해 촉매 효율 향상을 위해 촉매 표면에 화학적 표면 식각 공정을 적용, 전기전도성이 우수한 니켈보라이드(Ni₂B), 반응물 흡착에 유리한 니켈하이드록사이드(Ni(OH)x)를 동시에 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 우수한 전기전도도와 촉매 표면의 흡착 기능이 뛰어난 새로운 촉매 소재 설계 페러다임을 제시했다.

개발된 촉매를 사용할 경우 기존 귀금속 촉매에 상응하는 내구성을 유지하면서 수소 생산효율도 10%가량 높일 수 있다. 촉매 가격은 기존 대비 약 40% 수준으로 절감될 것으로 예상된다.

한혁수 교수는 “이 기술은 수소 촉매뿐만 아니라 배터리, 연료전지, 슈퍼캐패시터(Super- Capacitor) 등 에너지 전환 및 저장 소자에도 적용할 수 있는 기술”이라며 “수소산업 생태계 조성과 수소경제 활성화 등 그린뉴딜 사업을 선도하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 2020년 9월 소재 분야 해외 유명 저널인 ‘Advanced Functional Materials(Impact Factor: 16.836)’의 표지 논문으로 선정돼 온라인상에 게재됐다.

웹사이트: http://www.konkuk.ac.kr

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