국내 연구진이 친환경 액체연료전지인 ‘알칼라인 하이드라진 액체연료전지’ 성능을 획기적으로 높인 촉매를 개발했다. 이에 따라 드론과 탐사로봇, 킥보드 등 산업계에서의 액체연료전지 활용에 한 걸을 더 다가서게 됐다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 정범균 박사 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 이재영 교수 연구팀이 공동연구를 통해 전극 촉매 개발로 알칼라인 하이드라진 액체연료전지 성능을 세계 최고 수준으로 확보하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
알칼라인 하이드라진 액체연료 전지는 하이드라진과 산소 전기화학적 반응을 이용해 전기에너지를 발생시키며, 에너지 생성 단계에서 지소 기체와 물을 배출하는 친환경 에너지 변환 장치다.
다만 철-질소-탄소 촉매를 가진 알칼라인 액체연료전지는 백금에 비해 촉매 표면의 활성점(촉매 반응이 일어나는 지점) 밀도가 낮다는 단점이 있다.
공동연구팀이 개발한 촉매는 철-질소-탄소 촉매를 합성하는 과정에서 수증기 활성화를 통해 구조와 표면이 개질된 전극 촉매다.
실험 결과 연구팀은 촉매 표면에 전지 구동 환경에 적합한 계층적 기공 구조가 형성돼 산소 기체가 활성점에 잘 접근할 수 있었다. 또 열처리 공정 과정에서 생성된 산화철(Fe₃O₄) 나노 입자들이 전극과 전해질 사이의 계면 저항을 줄여 높은 전류에서도 출력 성능이 유지됨을 확인했다.
정범균 박사는 “촉매의 기공 구조 뿐 아니라 표면 특성이 연료전지의 성능에 영향을 미친다는 사실을 파악한 것에 의미가 있다”며 “이번 연구에서 개질한 표면 특성을 한층 더 정교하게 조정해 출력 성능을 더 높이기 위한 후속 연구를 수행 중”이라고 말했다.
