[충청투데이 최윤서 기자] 기초과학연구원(이하 IBS) 나노입자 연구단 연구팀은 연료전지 촉매의 가격을 10분의 1로 줄이면서도 안정성은 대폭 높일 수 있는 새로운 촉매 개발에 성공했다.

현재 촉매로 사용되는 백금의 가격은 1㎏ 당 1억원 이상인 고가이며 사용할수록 성능이 급격히 저하되는 불안정성이 있다. 연료전지와 수소자동차의 상용화를 위해 가격과 성능 문제를 모두 해결한 비(非)귀금속 촉매 개발이 요구되는 상황이다.

연구팀은 새로운 구조의 탄소 기반 나노 촉매를 개발해 문제를 해결했다. 연구진은 크기가 서로 다른 기공(구멍)이 뚫린 ‘계층적 다공 나노구조’를 도입했다. 새로 제작된 촉매는 세 종류의 기공을 가진다. 지름을 기준으로 마이크로 기공(<2㎚), 메조 기공(2~50㎚), 마크로 기공(>50㎚)이다.

연구진은 각 나노 기공의 역할을 정량·정성적으로 분석했다. 그 결과 지름이 2~50㎚ 크기인 메조 기공은 화학반응이 일어나는 촉매의 표면적을 넓혀, 전기화학적 활성을 높이는 역할을 하는 것으로 나타났다.

이어 연구진은 개발한 촉매를 연료전지에 적용해 구동 성능을 분석한 그 결과 다양한 연료전지 구동환경에서 계층적 다공 나노구조의 도입으로 인해 성능이 일관되게 향상됨을 확인했다. 또 개발된 촉매를 사용한 연료전지는 1만회 이상 구동해도 활성의 저하 없이 안정된 성능을 유지했다. 최윤서 기자 cys@cctoday.co.kr

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