국내 연구진이 수소 전환율을 획기적으로 높인 저렴한 암모니아(Ammonia) 분해 촉매를 개발했다.
암모니아는 수소를 안전하고 효율적으로 저장·운송할 수 있는 친환경 에너지원으로 주목받고 있다.
다만, 암모니아에서 수소를 추출하려면 수소와 질소로 분해하는 화학반응이 필요하며 기존 분해 과정에 사용되는 귀금속 루테늄(Ruthenium) 촉매가 가격이 비싸고 고온 반응이 필요한 한계가 있다.
한국화학연구원 이수언·채호정 박사 연구팀은 연구팀은 비 귀금속인 코발트-철(CoFe) 기반 층상 이중산화물(LDO)에 세륨 산화물을 도입해 비교적 낮은 온도에서 높은 효율을 낼 수 있는 촉매를 개발했다.
세륨 산화물은 촉매의 표면 구조를 조정해 금속 입자들의 뭉침을 막고 고유한 산화·환원 특성을 통해 촉매의 전자 특성을 조절할 수 있다.
연구팀이 개발한 촉매는 섭씨 450도 온도에서 최고 81.9%의 암모니아-수소 전환율을 달성해 기존 촉매 반응에 필요한 500도보다 저온에서도 더 높은 효율을 나타냈다.
연구팀이 2022년 개발한 비귀금속 촉매인 니켈 촉매의 전환율 45%보다도 획기적으로 향상됐을 뿐만 아니라 장시간 연속 가동 후에도 촉매의 구조적 변화가 거의 없었고 수소 생산 효율도 유지되는 등 안정성을 보유했다.
연구팀은 “개발된 촉매는 암모니아 기반 대형 수소 생산 플랜트, 수소발전, 수소 스테이션, 선박 분야에 활용할 수 있다”며 “2030년 상용화를 목표로 추가 연구를 통해 촉매의 저온 수소 생산 성능을 높일 것”이라고 강조했다. (윤)