KAIST, 친환경 수소 생산비 50% 줄이는 전극 개발

입력 2020.09.14 16:10

KAIST는 신소재공학과 에너지 변환 및 저장재료 연구실 조은애 교수 연구팀이 촉매로 사용하는 귀금속 사용량을 50% 저감한 수전해 전극을 개발했다고 15일 밝혔다.

Ir/TiO₂-MoOx 담지촉매의 투과 현미경(TEM) 이미지와 에너지 분산형 분광분석(EDS) 이미지/ KAIST
수전해는 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 장치인데 수소 생산과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경 그린 수소 생산 기술이다. 이 기술은 매장량이 백금의 10분의 1에 불과한 귀금속인 이리듐을 촉매로 사용하기 때문에 수소 생산단가가 높다는 단점이 있다. 이에 따라 조은애 교수팀이 개발한 기술을 사용하면 이리듐 사용량을 절반으로 줄일 수 있어 그린 수소 생산단가를 크게 낮출 수 있을 것으로 기대가 크다.

조 교수 연구팀은 티타늄과 몰리브데넘 산화물 담지체를 개발했다. 이리듐 나노 입자의 분산도를 높여 기존 사용되는 이리듐 촉매와 대비해 성능과 내구성을 두배 이상 높이는 데 성공했다.

연구팀 관계자는 "이리듐과 산화물 담지체 사이의 전자이동으로 인해 이리듐의 전자구조가 산소 발생 반응에 최적화돼 있어 성능과 내구성이 향상됐다"고 설명했다.

조 교수는 "기존 개발한 대부분 수전해 촉매들이 실제 시스템에서는 성능을 제대로 구현하지 못했다"며 "이번 연구에서 개발한 촉매를 사용해 수전해 시스템을 제작한 결과 이리듐 사용량은 50% 줄고 상용 촉매와 동일한 성능이 나왔다는데 의미가 있다ˮ고 말했다.

조 교수는 그린 수소 생산 실용화를 위해 고활성·고내구성 전극 촉매개발을 위한 연구를 앞으로도 이어간다.

김엄지 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 촉매 분야 국제 학술지인 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이러멘탈’ 8월 25일자 온라인판에 게재됐다.

조 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단의 수소에너지혁신기술개발사업과 미래소재디스커버리사업, 산업통상지자원부와 한국산업기술진흥원의 수소연료전지차 부품실용화 및 산업기반육성사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

이광영 기자 gwang0e@chosunbiz.com


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