[대학저널 임지연 기자] 경북대학교(총장 김상동) 화학과 최상일 교수팀과 고려대 화학과 이광렬 교수팀이 공동연구를 통해 백금-니켈 나노 멀티프레임 촉매를 개발했다. 이 물질은 수소연료전지에 사용되는 기존 고가의 백금 촉매보다 값은 싸면서 효율은 30배 가량 높은 새로운 촉매다.
수소연료전지는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기에너지가 발생되며, 이 과정에서 반드시 촉매가 필요하다. 현재 상용 연료전지에는 백금 촉매를 사용하고 있다. 백금은 값이 비싸고, 장시간 구동 시 성능이 감소하는 문제가 있다.
최 교수팀은 백금 양을 줄이면서 높은 성능을 보이는 백금-니켈 합금 합성법을 시도해 합금 성분의 성장 속도를 미세하게 조절, 백금-니켈의 합금 나노입자 내부가 다공성의 멀티프레임 구조를 가지는 촉매를 얻었다.
개발된 촉매는 표면적이 넓고 고체 결정성이 높아 기존의 백금 촉매보다 뛰어난 성능을 보이며, 장시간 반응에도 안정성을 유지한다. 또한 백금과 니켈 나노입자를 합금해 비싼 백금 함량을 줄여 연료전지 제조 단가를 낮출 수 있다.
이 연구 결과는 나노재료 분야 권위있는 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 4월 온라인판에 게재됐다.
최상일 경북대 교수는 “이번에 개발된 촉매가 기존 수소연료전지의 성능을 크게 개선하는 동시에 생산 비용 절감에도 도움이 될 것으로 기대한다”며 “연료전지 대중화를 실현하는 계기가 되길 바란다”고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 지역신산업선도인력양성사업과 기초연구사업(중견연구), 기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단의 지원을 받아 수행됐다.
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