화학뉴스

국내 연구진이 수소 전해조 성능 개선에 기여하는 촉매층 개발에 성공했다.
권영국 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수팀은 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체를 제조하는 막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술을 개발했다.
음이온 교환막 수전해 기술은 음이온만 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용해 수소를 생산하는 시스템으로 기존 시스템의 단점을 보완하고 장점을 극대화했으나 상업화를 위해서는 성능과 계면 저항에 대한 개선이 필요했다.
연구팀은 먼저 강한 환원제를 음이온만 통과시키는 음이온 교환막을 통해 이동시킨 다음 이동한 환원제를 금속 이온과 반응을 유도해 전극 지지체와 음이온 교환막 사이에 활성 촉매층을 성장시켰다.
신기술을 활용한 전해조는 계면 저항성이 기존 대비 50% 수준이고 50도 알칼리성 환경의 1.79볼트 셀 전압에서 전류밀도가 평방미터당 1암페어로 우수했으며 400시간 이상 구동 테스트에서도 낮은 열화 속도를 나타내 안정성을 입증했다.
연구팀은 막전극접합체 제조 과정에서 일반적으로 사용하는 이오노머 대신 촉매층을 직접 성장시켜 성능 및 안정성 개선을 유도했다.
권영국 교수는 “수전해조의 성능과 안정성을 동시에 확보하는 것은 그린수소 생산기술의 상업화에 필수적”이라며 “전해조 핵심 요소인 막전극접합체에서 발생하는 문제점을 파악하고 해결하는 원천기술을 개발해 수소경제 실현을 앞당기겠다”고 강조했다.
연구 결과는 에너지·환경과학 분야 국제 학술지 ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)에 표지 논문으로 선정됐다. (윤)