한국·독일 공동연구팀 ‘그린수소’ 생산 촉매 내구성 높여

한국과 독일의 공동연구팀이 물을 전기분해해 수소를 얻는 수전해 과정에 필요한 비귀금속 촉매의 수명을 70배 늘리는 데 성공했다.

물을 분해해 그린 수소를 생산하는 공정의 상용화를 앞당기는 데 이바지할 것으로 기대된다.

광주과학기술원(GIST)은 지구·환경공학부 이재영 교수 연구팀이 내구성이 향상된 니켈-철 기반 비귀금속 수전해 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구에는 독일 막스플랑크 화학에너지전환연구소(MPI CEC) 로버트 슐레겔 교수, 독일 울름(Ulm)대학 티모 야콥 교수 등 독일 연구팀이 공동으로 참여했다.

탄소중립 사회로 진입하기 위한 기술인, 물을 전기분해 해 수소를 얻는 ‘수전해’ 기술은 그 과정에서 산소 발생 반응이 일어나 촉매의 활성 금속이 유실되는 문제가 있다.

촉매가 유실되면 전체 수전해 시스템의 효율이 저하되므로 고성능·고내구성의 비귀금속 촉매를 개발하는 것이 중요해졌다.

연구팀은 무극성의 테트라페닐포르프린(TPP) 보호막이 용출된 철의 완전한 이탈을 막는 완충 역할을 하는 것을 확인하고 이를 촉매 기술에 적용했다.

이 경우 촉매는 기존 촉매와 비교해 70배 정도 수명을 늘어나, 100시간 동안 시간당 126ℓ의 수소를 발생시키는 안정적인 수전해 전극의 핵심 부품으로 사용할 수 있다.

이재영 교수는 “수소 발생을 위한 수전해 촉매의 내구성 문제를 해결하는 새로운 방향을 제시할 것”이라고 말했다.

해당 논문은 독일화학자회가 발행하는 세계적 학술지인 ‘응용화학 국제판’ (앙게반테헤미·Angewandte Chemie-International Edition)’ 10월 23일자 온라인판에 게재됐다.

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