September 17,2019

수소연료전지 촉매 내구성 향상 기술 개발

불소 도핑 주석산화물로 내구성 높은 촉매 담지체 제작

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수소전기차 등에 쓰는 수소연료전지의 성능을 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 수소연료전지연구단 김진영 책임연구원팀이 수소연료전지 촉매가 들어있는 담지체를 개발해 전지의 내구성을 개선했다고 22일 밝혔다. 담지체는 촉매의 반응성과 선택성 등을 향상하는 물질이다.

수소연료전지에는 일반적으로 2∼5㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 크기의 백금 나노촉매을 쓰는데, 이 촉매는 담지체에 들어있다. 담지체는 주로 탄소 물질을 이용해 만드는데 이 경우 반복해서 쓰면 부서져서 연료전지 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

연구진은 이를 해결하고자 비탄소계 소재인 주석산화물을 이용해 촉매 담지체를 제작했다. 주석산화물은 내부식성이 뛰어나다는 장점이 있다. 연구진은 여기에 불소를 도핑해 전기전도도를 높였다.

새 담지체를 적용한 연료전지는 내구성이 크게 개선된 것으로 나타났다. 전지의 최대 출력밀도는 조건을 바꿔가며 전지를 연속 가동하는 등의 ‘가속 수명시험’을 거친 뒤에 7% 정도 감소했다. 기존 탄소 담지체의 경우 이 시험을 거치면 최대 출력밀도가 70% 감소한다.

김진영 책임연구원은 “탄소계 담지체 소재의 내부식성 문제를 극복하기 위해 비탄소계 소재를 도입해 우수한 결과를 낼 수 있었다”고 말했다.

이어 “촉매 담지체로 쓴 불소 도핑 주석산화물은 다른 분야에서도 활용될 수 있을 것”이라고 전망했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘나노 에너지’(Nano Energy·8월 9일자)에 실렸다.

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