화학뉴스

국내 연구진이 그린수소 보급 확대에 기여하는 고성능 수전해 전극을 개발했다. 
조진한 고려대학교 교수, 김명진 경북대학교 교수, 김병현 한양대 교수로 이루어진 연구팀은 상온·용액공정으로 세계 최고 수준의 수소 생산능력과 구동 안정성을 동시에 갖춘 수전해 전극을 제작했다.
수전해는 온실가스(GHG)를 배출하지 않는 그린수소 생산 방식으로 각광받고 있으나 높은 전압이 필요해 수소 생산효율이 낮다는 한계가 지적돼왔다.
그린수소 생산을 보편화하기 위해서는 낮은 전압 및 고전류 밀도에서 높은 수전해 성능을 장시간 유지하는 전극을 개발할 필요가 있었다.
기존에는 성능과 안정성을 보장하기 위해 백금, 이리듐(Iridium), 루테늄(Ruthenium) 등 귀금속 물질을 촉매로 사용했으나 경제성 문제로 니켈 베이스 수전해 전극이 주목받고 있다.
연구팀은 기공도가 높은 직물 소재 베이스 다공성 지지체에 계면 상호작용을 이용해 범용적인 CNT(Carbon Nano Tube)와 단분자 링커로 이루어진 복합체층을 코팅해 전도성과 다공성을 확보했으며 추가적인 전기도금을 통해 금속 전도성층 및 촉매층을 도입했다. 
신기술은 보편적이고 경제적인 소재들을 이용해 평방센티미터당 10밀리암페어에서 1.34볼트 셀 전압과 평방센티미터당 3암페어에서 1000시간 이상 성능을 유지함에 따라 기존 알칼라인 전해질 베이스 수전해 전극의 한계점을 극복한 것으로 평가된다. 
나아가 연구팀이 개발한 바 있는 수전해 전극에 비해 기계적 물성을 대폭 개선했으며 저온 용액 베이스 공정이라는 점에서 상용화 가능성이 높을 것으로 예상된다. 
조진한 교수는 “2022년도에 보고한 최고 성능의 알칼라인 전해질 베이스 수전해 전극 성능을 더욱 개선했으며 현재까지 보고된 다양한 알칼라인 수전해 전극들 가운데 가장 뛰어난 성능”이라며 “천연섬유의 기공도를 조절할 수 있는 전통 직물산업의 기술을 접목시켜 더욱 뛰어난 고성능 수전해 전극을 만들 수 있는 높은 시너지 효과를 가지고 있다”고 강조했다.
연구 성과는 에너지 환경 공학·촉매 분야 권위지 Applied Catalysis B: Environmental에 12월4일자에 온라인 게재됐다. (윤)