화학뉴스

GS얼라이언스(GS Alliance)가 배터리용 백금 촉매 대체에 도전하고 있다.
후지색소(Fuji Pigment) 그룹에서 환경‧에너지 관련 첨단소재 개발을 담당하고 있는 GS얼라이언스는 배터리용 금속유기구조체(MOF) 베이스 촉매 개발 및 판매체제를 강화하고 있다.
백금을 사용하지 않아도 높은 산소 환원촉매 활성을 확보할 수 있다는 특성을 살려 고체고분자형 연료전지(PEFC), 공기전지 양극용 촉매 등으로 제안할 계획이다.
최근에는 생산기술 개발을 고도화하고 있으며, 특히 PEFC용은 소재 코스트를 백금을 함유한 카본촉매의 10-20% 수준으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다.
생산량은 현재 하루 10-20g 정도이며 2022년 말까지 100-200g 수준으로 확대해 수요기업들의 개발 니즈를 충족시킬 계획이다.
PCP(다공성 배위고분자)로도 불리는 MOF는 금속 양이온과 다좌배위자로 구성된 물질이며 금속과 유기배위자를 제어함으로써 세공의 형태나 크기, 분자 관능기를 분자 수준에서 정밀하게 조정할 수 있다.
GS얼라이언스는 자체 합성한 MOF로 백금을 사용하지 않는 촉매를 개발하는데 성공했고 PEFC용을 중심으로 소재 제안에 나서고 있다.
MOF 베이스 촉매는 백금 함유 카본촉매와 유사한 성능을 갖춘 것으로 평가되고 있다.
회전전극으로 반응 전자수를 평가한 시험에서는 백금 함유 카본촉매는 4.0이었으나 GS얼라이언스가 개발한 3종의 MOF 베이스 촉매는 3.2-3.8을 나타냈다.
앞으로는 높은 결정성을 유지하면서 합성수율을 향상시키는데 주력할 계획이다.
PEFC 보급을 위해서는 코스트다운이 필수적이기 때문에 최적화된 제조공법을 확립함으로써 저가의 소재 제안을 실현시킬 예정이다.
또 왕성한 수요를 충족시키기 위해 2022년 말까지 생산능력을 확대할 방침이다.
현재 샘플을 공급하고 있는 PEFC용 외에도 차세대 배터리로 주목받고 있는 공기전지 양극재용 촉매로도 거래가 늘어나고 있어 일일 기준 생산량을 10배 이상 확대하는 방안을 검토하고 있다.
이밖에 배터리 음극에도 MOF를 활용하기 위해 흑연보다 높은 용량을 가진 음극을 개발해 시험용 배터리를 제조했으며 40회 사이클을 검증한 것으로 알려졌다.
g당 수천평방미터 이상에 달하는 높은 비표면적을 활용해 배터리 분야에서 적용 영역 확대를 도모할 계획이다. (K)