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수전해 촉매에 쓰이는 백금 함량, 5천분의 1로 줄인다

수전해반응 필수촉매인 백금 낮은 경제성 보완 기대

수전해 촉매에 쓰이는 백금 함량,  5천분의 1로 줄인다
실시간 라만분광법 분석 기반 촉매활성점 및 수소발생메커니즘 규명


[산업일보]
차세대 에너지원의 하나로 그린수소에너지에 대한 관심이 높아지면서 물을 분해하여 수소를 얻는 수전해 기술에 대한 연구가 활발하다.

수전해를 돕는 촉매로 백금의 우수성은 잘 알려져 있었으나 고가의 백금 함량을 경제성을 지닐 정도로 충분히 낮출 수 있는지가 상용화의 관건이었다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 전기준 교수(인하대학교 환경공학과) 연구팀이 물을 분해해 수소를 얻는 수전해 과정에 필수적인 고가의 백금촉매에 필적할 새로운 저가형 촉매를 제안했다고 밝혔다.

연구팀은 백금에 아닐린을 첨가한 백금-아닐린 복합체를 채택, 백금 함량을 기존 음극재(백금 10%) 대비 1/5000 배 수준으로 낮췄다.

이를 토대로 황(S)을 도입한 양자점 형태의 이황화백금(PtS2) 촉매를 디자인, 전기적 효율과 안정성을 모두 개선할 수 있었다.

한편 연구팀은 촉매를 기판에 붙이는 별도 공정 대신 기판 위에 직접 이황화백금을 성장(화학기상증착법)시키는 방법을 고안했다.

수전해 반응 중 기판과 촉매를 연결하는 바인더의 접착효과가 떨어지면서 안정성이 저하되는 것을 막기 위해 바인더 자체가 필요 없도록 만든 것이다. 실제 이렇게 제작한 티타늄카바이드 기판은 기존 이산화티타늄 기판에 비해 전기저항이 약 12배 감소했다.

실제 티타늄카바이드 기판에 이황화백금을 적용한 음극전극을 적용한 결과 기존 백금촉매 적용 음극과 거의 동일한 수준의 수소생산 효율을 보였다. 또한 강산 용액의 극한 환경에서도 60시간 이상 수준을 유지할 정도로 우수한 안정성을 보였다.

연구팀은 향후 더 안정적이고 효과적인 수소생산을 위한 저가형 음극재 개발연구 및 실제 수소생산용 스택에 적용/연계를 추진할 예정이다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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