UNIST가 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 니켈 질화물을 도입한 바나듐-니켈-철기반 촉매 개발에 성공했다고 밝혔다. 연구팀에 따르면, 개발된 촉매는 알칼라인 조건에서 실질적으로 상업화에 필요한 전류밀도의 두 배인 전류밀도 1 A/cm2를 낮은 과전압(270 mV)에서 도달했다. 연구팀은 해당 촉매가 안정성 실험에서 1000시간 동안 손상 없이 안정적으로 구동되는 것을 확인했다고 전했다. 또한 연구팀은 음이온 교환막 수전해 시스템의 초순수 환경에서는 전체 셀 전압 1.85 V에서 전류밀도 685 mA/cm2를 나타내어 뛰어난 성능을 보였다고 밝혔다. 이는 귀금속 촉매 기반 음이온 교환막 수전해 성능(전체 셀전압 1.85 V 전류밀도 355 mA/cm2) 대비 약 두 배 가량 높은 수치를 보였다. 수전해 기술은 미래의 에너지 운반체인 그린수소를 생산하는 대표적인 기술이다. 기존의 비싼 수전해 기술의 수소 경제성을 높이기 위해 개발된 시스템이 바로 음이온 교환막 수전해 시스템인데, 이는 아직 연구단계에 머물러있으며 특히, BOP(Balance of Plant)의 내구성을 높이기 위해서는 초순수를 이용한 수전해 기술이 발전돼야 한다. 초순수전해의 경우 산성 혹은
헬로티 이동재 기자 | UNIST 신소재공학과 박혜성 교수·동국대 융합에너지신소재공학과 한영규 교수 공동연구팀이 비 귀금속 기반 이기능성(bifunctional) 수전해 촉매를 개발했다. 연구팀은 해당 수전해 촉매가 값비싼 귀금속 촉매에 비해 효율은 우수하고 내구성은 월등히 뛰어나다고 밝혔다. 수전해 기술은 전기에너지로 물을 수소와 산소로 분리해내는 기술로, 탄소배출 없이 청정 원료인 수소를 생산할 수 있어, 탄소중립 시대를 열 차세대 기술로 꼽힌다. 상용화 관건은 값싸고 오래가는 촉매 물질 개발인데 UNIST 연구진이 이러한 촉매를 개발한 것이다. 이번에 개발된 촉매는 수전해 장비의 음극과 양극 모두에 코팅해서 쓸 수 있는 이기능성 촉매다. 일반적인 수전해 장비가 음극과 양극에 다른 촉매를 쓰는 반면, 연구진의 촉매는 음극과 양극에 다 쓸 수 있어 수전해 장비 제작 공정을 단순화해 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다. 연구진에 따르면, 촉매는 1㎠ 크기 전극에 100밀리암페어(㎃)의 전류를 흘리는 실험에서도 손상 없이 2500시간 이상 안정적으로 작동했다. 일반적 수전해 촉매는 동일한 면적에 50밀리암페어 이상의 전류를 흘리면 촉매가 전극에서 벗겨지기 시
[헬로티 = 김동원 기자] 에너지 분야의 큰 줄기로 수소가 떠오르고 있다. 수소는 물을 전기로 분해해 만들어진다. 이 과정에는 촉매가 반드시 필요하다. 전기화학 반응이 일어나기 위해 필요한 에너지를 낮추는 역할을 촉매가 하기 때문이다. 지금까지 이 촉매 역할은 귀금속인 백금(pt)이 했다. 그런데 이 백금은 수소 상용화에 발목을 잡았다. 비싼 가격과 내구성이 떨어지는 문제가 있어서다. 백금을 대체할 촉매 연구가 활발한 가운데, 최근 저렴한 탄소화합물과 루테늄(Ru)금속을 이용해 우수한 안정성을 보이는 촉매를 개발한 연구 결과가 나와 주목되고 있다. ▲ 김건태·곽상규·백종범 교수팀은 물 전기 분해와 같은 전기화학 반응에서 산도(pH)를 가리지 않고 안정성이 뛰어난 루테늄 기반 촉매를 개발했다. (사진 : UNIST) UNIST 연구팀, 산도 가리지 않는 루테늄 기반 촉매 개발 김건태, 곽상규, 백종범 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 물 전기 분해와 같은 전기화학 반응에서 산도(pH)를 가리지 않고 안정성이 뛰어난 루테늄 기반 촉매를 개발했다고 밝혔다. 백금 촉매의 경우 염기성 전해질에서 내구성이 떨어지기 마련이다. 이번에 개발
[첨단 헬로티] 깨끗한 에너지 ‘수소’를 값싸게 얻을 촉매 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 이미 보고된 우수한 촉매도 많다. 하지만 실제 작동할 때 성능까지 알려지지 않아 실용화를 위해서는 추가 연구가 필요하다는 게 학계의 주장이다. ▲ 백종범 UNIST 교수팀이 물 분해용 수소 촉매를 개발했다. (좌측부터) 마흐무드 연구교수, 백종범 교수, 권도형 연구원. (UNIST 제공) 그런데 최근 고효율 촉매를 만들고 실제 성능까지 평가한 연구 결과가 나와 이목을 끌고 있다. 백종범 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 ‘루테늄(Ru)’과 ‘다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon NanoTube, 이하 MWCNT)’를 결합한 ‘물 분해용 수소 촉매, Ru@MWCNT’를 개발했다고 밝혔다. 연구진은 이 촉매가 실제로 작동할 시스템을 간략하게 만들어 성능 평가도 진행했다. 그 결과 상용화된 백금 촉매(Pt/C)보다 여러 면에서 우수한 것으로 드러났다. 새 촉매는 합성법이 간단해 대량생산에도 적합해 실용화에 성큼 다가섰다는 평가를 받는다. 백종범 교수는
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