국내연구진이 연료전지에 사용되는 백금 촉매의 성능과 내구성을 2배이상 향상시키는 신형 샌드위치 구조 촉매구조를 개발했다.
한국에너지기술연구원의 김희연 박사 연구팀은 기존의 연료전지용 촉매의 단점을 극복하기 위해 새로운 나노샌드위치 구조의 촉매를 제시했다. 탄화된 박테리아 셀룰로오스를 촉매의 지지체로 삼은 뒤 표면에 백금 나노입자를 고분산 담지(소재에 특정 용액 등을 입힌 후 건조해 촉매를 제조하는 방법)해 다공성 그래핀 덮개를 적용하는 방법으로 새로운 촉매구조를 합성했다.
셀룰로오스 소재는 천연 고분자 중 하나로 친환경적이고 재생가능한 소재로 기존의 복합재보다 저렴하다. 박테리아 배양을 통해 생산되는 셀룰로오스는 높은 결정화도, 수분 흡수율, 기계적 강도 등의 특장점을 가진다. 생체적합성이 우수해 의료, 화장품, 식품 등 분야에 사용되는 소재다.
한국에너지기술연구원에 따르면 나노샌드위치형 백금 촉매는 셀룰로오스 지지체의 우수한 전기적, 내화학적 특성과 함께 그래핀 덮개의 촉매입자 부식, 탈락, 응집을 방지하는 효과를 가진다. 기존 상용 촉매에 비해 내구성이 220% 이상 향상된 것으로 나타났다.
김희연 책임연구원은 "2000년대 중반부터 천연 셀룰로오스 소재의 고부가 활용기술 개발을 통해 다양한 셀룰로오스 탄화체를 합성하고 이를 활용하기 위한 기술을 연구해왔다"며 "이번 연구는 바이오매스의 고부가 활용기술 및 반도체 공정 기반 촉매 제조기술을 접목해 시너지를 창출하였다는 것에 또 다른 의미가 있다"고 말했다.
이민우 기자 minoo@chosunbiz.com