한국과학기술원(KAIST)은 조은애 신소재공학과 교수 연구팀이 백금 사용량을 90％ 줄이는 동시에 수명을 2배 늘리는 연료전지 촉매를 개발했다고 4월17일 발표했다.
연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치로 기존 발전설비를 대체할 수 있는 수단으로 주목받고 있다.
그러나 연료전지는 전극 촉매로 사용되는 백금이 고가에 거래되고 산소환원반응 활성과 내구성 측면에서 상용화가 어렵다는 한계가 지적되고 있다.
KAIST 연구팀은 기존 백금 기반 촉매 산소환원반응 활성과 내구성을 늘리는 데 초점을 두고 백금과 니켈 합금 촉매를 합성한 후 성능 증진을 위해 여러 금속원소를 도입한 결과 갈륨이 가장 효과적이라는 사실을 확인했다.
연구팀은 백금-니켈 합금 촉매를 팔면체 형태 나노입자로 만들고서 표면에 갈륨을 첨가했더니 기존 백금 촉매보다 성능이 12배 좋아진 것을 확인했다.
합금 촉매로 연료전지도 만들 수 있었다.
해당 연료전지는 백금 사용량을 줄여 제조코스트가 30％가량 저렴하면서도 수명이 2배 이상 길다고 연구팀은 주장했다.
조은애 교수는 “연료전지 코스트 저감과 내구성 향상을 동시에 달성한 성과”라며 “수소전기자동차나 발전용 연료전지의 경쟁력을 높이는데 도움이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
연구는 에너지기술평가원, 한국연구재단 기후변화대응사업, 국방과학연구소 지원으로 수행했고 연구논문은 나노 레터스(Nano Letters) 4월호에 게재됐다.