수소로 전기를 만드는 연료전지에 들어가는 백금 촉매를 대신할 저코스트 금속촉매를 개발했다.
UNIST(울산과학기술원)의 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀과 김건태 교수팀은 2차원 유기고분자를 이용해 백금을 능가하는 철 촉매를 개발했다.
2차원 유기고분자가 철을 누에고치처럼 감싸서 철을 안정적으로 보호한 것이 핵심기술로 세계적인 과학저널 나노에너지(Nano Energy)에 소개됐고, 미국화학회지(JACS) 최신호에는 표지로 선정됐다.
연료전지는 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 만들고 물만 배출하는 장치로, 화석연료와 달리 유해한 물질을 배출하지 않아 미래 친환경에너지산업을 이끌어갈 것으로 기대되고 있다.
연료전지로 전기를 생산하려면 산소가 물로 바뀌는 과정(산소환원반응)이 필요한데, 이때 화학반응은 촉매 없이 진행되지 않기 때문에 연료전지에는 백금 등이 반드시 들어간다.
그러나 백금은 촉매로서 우수한 성능을 보이지만 귀금속이어서 코스트가 높고 매장량에 한계가 있으며 오래 사용하면 녹아버리는 등 안정성이 낮아 대체하려는 시도가 꾸준히 진행되고 있다.
백종범 교수팀은 백금을 대체할 물질로 코스트가 낮은 철을 이용하는 방법을 찾아냈다.
철을 2차원 유기고분자(C2N)로 감싸 다른 물질과 녹슬지 않도록 안정성을 확보했으며, 백금과 같은 성능을 나타내는 것은 물론 반영구적으로 사용할 수 있는 안정성까지 확보했다.
백종범 교수는 “백금을 대체할 정도로 우수한 철 촉매를 개발한 것은 현대판 연금술이라고 불릴 정도로 새로운 발견”이라고 자체 평가했다.