[충청뉴스 이성현 기자] 친환경 그린 수소 생산 핵심 기술인 수전해에 사용되는 고성능 전기 촉매가 소개됐다.
한국연구재단은 연세대 박형호 교수 연구팀이 새로운 고성능 수소 발생 촉매 소재로 불소가 도핑된 주석 산화물 에어로겔 소재를 개발했다고 10일 밝혔다.
연구팀은 머리카락 굵기의 1만분의 1 크기인 나노입자가 서로 얽혀 있는 구조로 전체 부피의 최대 99%가 공기로 이뤄져 지구상에서 가장 가벼운 고체로 불리는 에어로겔 구조를 갖는 주석 산화물을 합성한 뒤 불소의 도핑을 통해, 높은 전기전도도를 보유한 불소가 도핑된 주석 산화물 에어로겔을 합성했다.
연구진이 개발한 에어로겔은 약 20g으로 축구장의 면적을 덮을 수 있을 만큼의 큰 비표면적을 갖는 소재로 나노 구조와 표면 활성을 극대화할 수 있다.
개발한 에어로겔을 전기 촉매의 구조 지지체로 적용하고 백금 나노 클러스터를 복합화해 강한 분자간 힘을 바탕으로 전하의 이동을 극대화 시켰다.
그 결과 기존 백금/탄소 촉매 대비 약 22배의 수소변환 효율과 5.4배의 내구성을 갖는 전기 촉매를 개발했다. 기존 백금/탄소 촉매보다 5mV 작은 작동 전압을 가지며 이는 금속 산화물을 지지체로 사용한 전기 촉매 중 최고 수준이라고 연구팀은 설명했다.
상용 백금 촉매의 사용량을 1/16로 줄여 저렴하면서도 높은 촉매 효율 및 내구성을 확보하였고 친환경 미래 에너지 도입과 탄소 저감 가능성을 기대하고 있다.
연구팀은 용액 공정에서 효과적으로 불소를 도핑할 수 있는 기술을 확보했고, 촉매뿐만 아니라 큰 비표면적과 높은 전기전도도가 모두 필요한 센서, 디스플레이, 연료전지, 열전 분야에 전극 소재 등으로 적용이 가능할 것으로 전망하고 있다.
