POSTECH·KAIST·KIST 연구진, 수소 연료 전지 상용화에 한 걸음

시간에 따른 철-질소-탄소 촉매의 열화 메커니즘을 나타낸 모식도. <포스텍 제공>

포스텍 연구팀이 내구성과 경제성 측면에서 모두 합격점을 받을 수 있는 수소 연료전지용 촉매를 만들었다.

6일 포스텍에 따르면 화학과 최창혁 교수 연구팀이 철-질소-탄소(Fe-N-C) 촉매 성능을 떨어뜨리는 주요 원인을 밝히고 내구성을 높일 합성 전략을 제시했다. 연구팀에는 한국과학기술원 화학과 김형준 교수와 한국과학기술연구원 오형석 박사가 함께 참여했다.

연구팀은 수소 연료전지 구동 중 실시간으로 전극의 열화를 모니터링하는 질량 분석기(ICP-MS) 기반 분석 시스템을 이용했다. 이 시스템으로 촉매의 변화를 추적한 결과, 시간에 따른 촉매 활성 감소 원인이 활성점 밀도와 전환빈도(turnover frequency)의 변화로 밝혀졌다.

이어 연구팀은 전지 온도와 기체 조성, 산성도(pH) 등 조건이 철의 용출과 전지 성능에 미치는 영향을 분석했다. 이를 바탕으로 철-질소-탄소 촉매의 내구성을 높이기 위한 합성 전략을 제시했다.

최창혁 교수는 "철-질소-탄소 촉매의 내구성을 저하시키는 요인을 명확하게 규명했다"며 "수소 연료전지를 포함한 다양한 신재생 에너지 분야에서 전지의 효율을 높일 촉매 역할을 하기 바란다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 화학·화학공학 분야 국제 학술지인 '네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)'에 게재됐다.

전준혁기자 jjh@yeongnam.com

전준혁

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