화학뉴스

KIST(한국과학기술연구원)가 고효율 연료전지 촉매로 사용할 수 있는 금 박막을 개발했다.
KIST 물질구조제어연구센터 김상훈 박사와 IBS(기초과학연구원) 나노물질·화학반응 연구단 박정영 교수 연구진은 “나노구조화한 금 박막에 금속산화물 입자를 입혀 촉매반응 효율을 향상시키는 원리를 규명했다”고 5월19일 발표했다.
일반촉매가 일산화탄소 산화 반응에 최소 섭씨 100도 이상을 필요로 하는데 반면 1-3nm 정도의 금 입자는 영하에서 반응이 일어날 정도로 활성이 높아 고효율 촉매 물질로 인정받고 있다.
하지만, 금 나노 입자를 촉매나 전극으로 사용하려면 전기가 흐르는 몸체에 금 나노를 고정해야 하고, 금 입자를 고정하더라도 반응하는 가운데 입자가 유실되는 등 안정성과 재현성이 낮아 실제 사용에는 어려움이 있는 것으로 알려졌다.
이에 따라 연구진은 금 나노 입자의 한계를 극복하기 위해 100nm 정도 두께의 얇은 금 박막을 개발했다.
존 연료전지에 쓰이는 백금촉매는 일산화탄소 흡착이 잘 일어나 촉매 성능이 급격히 낮아지는 일산화탄소 피독 등의 문제가 있었고 금은 금 박막 자체의 촉매 성능이 그리 높지 않다는 문제가 있었다.
연구진은 문제 해결을 위해 금속 산화물인 이산화티타늄 입자를 금 박막에 뿌리는 방법을 고안하고 촉매활성을 최대 5배 높이는 성과를 거두었다.
KIST 김상훈 박사와 IBS 박정영 교수는 “현재 촉매로 쓰이는 백금의 가격이 연료전지 가격에 미치는 영향이 매우 크다”면서 “금이 백금 촉매를 대체할 가능성을 발견했고 복잡한 구조의 금 박막재료가 수소산화 반응에 어떻게 작용하는지 밝혔기 때문에 앞으로 고효율의 연료전지를 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.