국내 연구진이 효율이 높고 중‧저온 영역에서 안정적인 성능을 발휘하는 고체산화물연료전지 전극소재를 개발했다.
대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지시스템공학과 이강택 교수팀이 미국 연구팀과 공동으로 고체산화물연료전지(SOFC)의 성능을 획기적으로 향상시키는 새로운 나노구조 전극을 개발했다고 10월20일 발표했다.
고체산화물연료전지는 수소만을 사용하는 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 달리 디젤, 천연가스 등을 에너지원으로 사용할 수 있다.
또 모든 연료전지 가운데 에너지 변환효율이 가장 높아 차세대 신재생에너지 기술로 주목받고 있다.
그러나 800℃ 이상의 고온 구동에 따른 높은 코스트와 장시간 사용하면 내구성이 떨어지는 등의 단점이 있어 성능 개선을 위한 연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다.
연구팀은 메릴랜드대학교 에릭 왁스만 교수팀과 공동으로 새로운 습식화학(Wet-Chemical) 합성공정을 개발했다.
습식화학 공정을 활용해 란타넘(La)-망간(Mn) 산화물과 안정화 비스무트(Bi) 산화물 등을 연결한 나노복합 전극 소재를 300℃ 이하에서 합성하는데 성공했다.
연구팀이 개발한 나노복합 전극소재는 상용 란타넘-망간산화물과 안정화 지르코늄(Zr) 산화물 등의 복합 전극보다 성능이 140배 이상 뛰어났고, 전극소재를 고체산화물연료전지에 적용한 결과 중·저온 영역에서 cm당 2W 상당의 높은 출력을 기록했다.
특히, 기존에는 안정성이 취약한 코발트 산화물을 기반으로 중·저온형 고체산화물연료전지의 전극을 개발해 왔으나 신소재 적용이 성공하면서 기존 재료의 한계를 뛰어넘는 성능 향상이 가능해졌다.
이강택 교수는 “나노복합 전극소재는 고성능과 내구성을 동시에 갖는 중·저온형 고체산화물연료전지 개발과 상용화를 앞당길 것”이라고 강조했다.
연구결과는 Angewandte Chemie 온라인판에 10월16일 게재됐다.