탄소 기반 촉매 내구성 저하 원인 '활성산소' 규명
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(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 최창혁·한국과학기술원(KAIST) 김형준 교수 연구팀이 수소연료전지 촉매 내구성 저하 원인을 찾았다고 16일 밝혔다.
산업계에서는 수소연료전지에 들어가는 값비싼 백금 촉매를 저렴한 탄소 기반 촉매로 대체하려는 연구를 다각적으로 하고 있다.
그 결과 탄소 기반 촉매는 성능 면에서 백금 촉매에 견줄 만큼 발전했다.
그러나 100시간도 되지 않는 낮은 내구성은 상용화 걸림돌로 인식되고 있다.
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연구팀은 낮은 내구성이 중간 생성물인 활성산소 때문이라는 사실을 규명했다.
수소연료전지를 구동하면 과산화수소가 생성된다.
과산화수소가 탄소 기반 촉매에 노출되면 활성산소 영향으로 거품이 일어난다.
연구팀은 이 활성산소 생성과 함께 촉매 성능이 2.2㎃/㎠에서 0.1㎃/㎠로 급격히 줄어드는 것을 관찰했다.
성능 감소는 과산화수소 처리 온도가 증가할수록 그 정도가 커지는 것도 확인했다.
탄소 기반 촉매에서 활성산소에 의해 생긴 산소 작용기를 제거했더니 촉매 성능은 회복했다.
이 과정에서 촉매 구조는 붕괴하지 않기 때문에 활성산소를 제어하는 것만으로 성능을 80% 이상 되돌릴 수 있었다고 연구팀은 설명했다.
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최창혁 교수는 "탄소 기반 촉매 내구성에 대한 수수께끼를 풀어낸 것"이라며 "활성산소 제어를 통해 탄소 기반 촉매 연료전지를 자동차에 도입할 수 있는 방안을 연구할 계획"이라고 말했다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업과 기초연구사업(신진연구) 지원으로 수행했다.
환경과학 분야 최고 권위 학술지 '에너지와 환경과학'(Energy & Environmental Science) 4일 자에 논문이 실렸다.
walden@yna.co.kr
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