화학뉴스

국내 연구진이 아연공기전지용 고내구성 공기극 촉매 소재 개발에 성공했다.
한양대학교 ERICA 재료화학공학과 이선영 교수와 한국생산기술연구원(KITECH) 섬유솔루션부문 윤기로 박사 공동 연구팀은 다성분계 산화물 내에서의 용출 현상을 제어해 아연공기전지용 고내구성 공기극 촉매 소재를 개발했다.
아연공기전지는 산소(O2)와 아연(Zn)의 전기화학 반응을 통해 전기를 생산하며 에너지밀도가 킬로그램당 1340Wh로 LiB(리튬이온전지)보다 2배 이상 높을 뿐만 아니라 저렴한 아연과 안전한 수계 전해질을 사용해 LiB의 잠재적 대안으로 주목받고 있다.
일본 Research Nester에 따르면, 글로벌 아연공기전지 시장은 2036년 30억달러(약 4조1298억원)로 성장할 것으로 예상된다.
다만, 백금과 이리듐(Iridium) 산화물 등 귀금속 촉매와 탄소 기반 지지체를 사용하는 기존 아연공기전지는 높은 가격과 낮은 내구성으로 상용화에 어려움을 겪었다. 
연구팀은 다성분계 산화물 지지체가 열처리 과정에서 특정 온도에 도달하면 백금 원소가 우선적으로 용출되고 온도가 더 상승하면 형성된 백금 나노입자가 코발트의 용출을 유도해 백금-코발트(PtCo) 합금을 형성함을 확인했다. 
용출된 백금-코발트 합금 나노입자는 텅스텐 산화물 기반 지지체 표면에 단단히 고정돼 산소 환원 반응에서 활성점 역할을 수행했으며, 산화물 지지체는 전기적 네트워크 형성 뿐만 아니라 산소 발생 반응을 효과적으로 개선해 아연공기전지가 200시간 이상 성능 저하 없이 안정적인 수명 특성을 나타내는데 기여했다.
윤기로 박사는 “차세대 2차전지뿐만 아니라 저가형·고내구성 촉매를 요구하는 연료전지나 수전해 등 다양한 에너지 소재 분야로 응용가능하다”고 강조했다.
연구 결과는 환경·에너지 분야 최상위 학술지 Applied Catalysis B: Environment and Energy 7월호에 온라인 게재됐다. (윤)