이오노머 없애 계면저항 획기적 개선…ACS Energy Lett. 표지 논문 선정

[울산 베타뉴스=이재승 기자] UNIST 에너지화학공학과 권영국 교수팀은 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체를 제조하는 '막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술'을 개발했다고 21일 밝혔다.

니켈, 철기반의 촉매층을 음이온 교환막과 전극 지지체 사이에 직접 성장시킴으로써, 계면 저항을 획기적으로 개선해 수소생산의 성능과 전극 촉매의 안정성을 향상시켰다. 음이온 교환막 수전해 기술은 음이옴나 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용하는 수소 생산 시스템이다.

기존 시스템을 보완했지만 상업화를 위한 성능 및 계면 저항에 대한 개선이 필요했다. 연구팀이 개발한 기술을 기존 대비 두 배 낮은 계면 저항성을 보였고, 낮은 전압에서도 우수한 전류밀도를 나타냈다. 400시간의 구동 테스트에서도 안정성을 입증했다.

이는 일반적인 물체 대신 촉매층을 직접 성장시켰기 때문에 가능했다. 기존 사용했던 이오노머 대신 촉매층을 성장시킴으로써 막-촉매-지지체 계면을 최적화해 성능과 안정성 모두를 개선시킨 것이다.

권영국 에너지화학공학과 교수는 “수전해조의 성능과 안정성을 동시에 확보하는 것은 그린수소 생산 기술의 상업화에 필수적이다”며 “전해조의 핵심요소인 막전극접합체에서 야기되는 문제점을 파악하고 해결하는 원천기술을 개발하여 수소경제 실현을 앞당기겠다”고 말했다.

이번 연구는 에너지·환경과학 분야의 세계적 권위지인 ‘ACS Energy Letters’에 표지 논문으로 선정돼 지난달 온라인 게재됐고, 최근 출판됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견과제, 산업통상자원부 에너지기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

베타뉴스 이재승 기자 (press@betanews.net)
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