화학뉴스

국내 연구진이 그린수소 생산용 귀금속 촉매 대체 기술을 개발했다.
류정기 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수와 서동화 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수 공동연구팀은 높은 효율과 안정성을 가진 고순도 그린수소 생산용 이기능성(Bifunctional) 수전해 촉매를 개발하는데 성공했다.
개발된 촉매는 부식성 강한 산성 환경에서도 장시간 사용이 가능할 뿐만 아니라 루테늄(Ruthenium)과 실리콘(Silicone), 텅스텐(RuSiW) 기반으로 기존 백금·이리듐(Iridium) 촉매보다 경제적이고 온실가스(GHG) 배출량도 25% 이하로 친환경적이다.
루테늄은 생산 코스트가 상대적으로 저렴하고 백금이나 이리듐보다 온실가스 배출량이 적어 친환경 금속으로 각광받고 있으나 백금 대비 촉매반응의 촉진 능력이 낮고 이리듐보다 안정성이 낮아 상용화가 어려웠다.
연구팀은 루테늄, 실리콘, 텅스텐 3원소 기반의 산화물로 촉매를 개발해 수소발생반응(HER)이 낮고 산소발생반응(OER)의 안정성이 떨어지는 루테늄 촉매의 기능을 개선했다.
상용화된 백금 촉매보다 수소발생반응에 대한 활성도가 뛰어나며 5-10nm 수준의 텅스텐 박막으로 루테늄의 촉매 작용 부위를 보호해 안정성을 높였다.
촉매 안정성 실험 결과 산도 0.3 산성 전해질 환경에서 1평방센티미터 전극에 10mA의 전류를 흘려넣었을 때 100시간 이상 구동에도 안정적으로 작동했다.
류정기 교수는 “값비싼 백금, 이리듐을 동시에 대체할 수 있다는 점에서 의미가 크다”며 “부식성이 강한 산성에서도 장시간 안정적이고 쉽게 합성 가능해 고순도 그린수소 생산 시스템인 양성자교환막(PEM) 전해조에도 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 강조했다. (윤)