전기 사용량 3배 줄인 암모니아 수소 추출법 개발

[머니투데이 한고은 기자]

그린수소 생산 전극(니켈기반)에 촉매를 입히는 기술. /사진=UNIST

국내 연구진이 전력 소모량을 크게 줄인 암모니아 수소 추출법을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 6일 에너지화학공학과 김건태 교수팀이 액상 암모니아를 전기로 분해해 순도 100%에 가까운 그린수소를 대량 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.

원거리에서 생산된 수소를 대량으로 운반하려면 수소를 액화해야 한다. 지그은 수소를 암모니아로 만드는 액상 암모니아가 가장 효율적인 방법이다. 액화 수소와 같은 부피에 1.5 배 많은 수소를 저장할 수 있고, 기존 암모니아 운송망을 활용할 수 있기 때문이다.

수소를 암모니아로 합성하는 기술은 상용화돼 있지만, 암모니아에서 다시 수소를 추출하는 기술은 아직 초기 단계다. 그린수소 시대를 앞당기기 위해서는 액상 암모니아 등 수소 운반체에서 수소를 다시 추출하는 기술 개발이 필요하다.

연구팀은 다공성 니켈 폼 전극을 이용해 액상 암모니아에서 수소를 추출하는 방법을 개발했다. 연구팀은 순환전류법을 활용해 니켈 폼 전극 표면에 백금 촉매를 고르게 도포할 수 있다는 점을 이용했다. 이를 통해 전기분해 효율을 높였다.

연구팀이 개발한 기술은 기존 물 전기분해 방식보다 소모 전력량이 3배나 적었으며, 추출된 수소의 순도를 나타내는 지표인 페러데이 효율은 90% 이상이었다. 화학반응 속도를 나타내는 전류 밀도도 500mA cm-2 이상으로 빠른 속도를 나타냈다.

김건태 교수는 "이번 연구에서 제시한 고효율 전극을 암모니아 전해 공정에 적용하게 된다면 암모니아 전해 수소 생산 기술 상용화가 한층 빨라질 것"이라고 말했다.

이번 연구논문은 에너지·재료 분야 국제학술지인 '재료화학 저널 A'(Journal of Materials Chemistry A) 온라인판에 지난 3월 27일자로 공개됐으며, 표지논문으로 선정돼 정식출판을 앞두고 있다.

암모니아 수소 추출 기술 개발에 참여한 UNIST 연구진. 우측 하단부터(시계방향) 양예진 연구원, 김정원 연구원, 조효이 연구원, 성아림 연구원, 김건태 교수. /사진=UNIST

한고은 기자 doremi0@mt.co.kr

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