포스텍·금오공대 연구팀 함께…철 용출하는 원리·가스합성 분야에도 응용

고체산화물 연료전지의 핵심인 고성능 촉매가 울산과학기술원 연구팀에 의해 새롭게 개발됐다. 연료를 가리지 않고 전기를 생산하는 고체산화물 연료전지의 상용화가 기대된다.

UNIST(유니스트·총장 이용훈)는 에너지화학공학과 김건태 교수 연구팀이 고성능 복합 '용출' 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다.

'용출'은 촉매 입자 내부의 금속 나노입자가 표면으로 올라오는 현상이다. 표면으로 올라온 철 나노입자는 촉매 성능을 높이고, 촉매끼리 뭉치는 문제도 막는 역할을 한다.

연료전지는 수소나 탄화수소만으로 물과 전기를 만드는 친환경 발전장치다. 그 중 고체산화물 연료전지는 생산이 까다로운 수소 대신 탄화수소를 바로 쓸 수 있고, 발생된 폐열도 재활용할 수 있는 장점이 있다.

이 연료전지의 탄화수소와 산소 간 화학반응을 촉진하는 촉매가 성능을 결정하기 때문에, 고성능 촉매 개발이 필수적이다.

김 교수팀은 기존 용출 촉매 대비 철 나노 입자가 촉매 표면에 더 작고 균일하게 올라올 수 있는 촉매를 개발했다. 고성능 철 용출 촉매를 만드는 최적의 원소와 원소간 비율을 계산 모델링으로 알아낸 덕분이다.

김건태 교수는 "환원 분위기(산소가 부족한 환경)에서 페로브스카이트 산화물의 상전이에 영향을 주는 주요 요인을 최초로 발견해 고성능 촉매를 개발할 수 있었다"며 "이번에 개발된 용출 촉매는 연료전지뿐만 아니라 합성 가스를 생산하는 전해전지 등에도 응용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

POSTECH(포스텍) 한정우 교수팀, 금오공대 최시혁 교수팀이 참여한 이번 연구는 저명 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월 24일자 온라인 판에 공개됐다. 이번 연구는 산업통상자원부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.

KPI뉴스 / 박동욱 기자 pku24@kpinews.kr

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