지난 23일 Theengineer에 따르면 캘리포니아의 리버사이드 대학(the University of California, Riverside: UCR)이 개발한 새로운 촉매 물질은 코발트, 철 또는 니켈 이온이 첨가된 다공성 탄소나노섬유로 만들어졌다.

코발트, 철 등의 금속들은 상대적으로 풍부하기 때문에 대부분의 고분자 전해질 막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)에 사용되는 백금보다 100배까지 더 저렴하다.

UCR의 연구진은 전기방사(electrospinning)로 불리는 기술을 이용해 금속 이온으로 덮힌 종이 두께의 탄소나노섬유 시트를 만들었다. 일단 가열되면 이러한 이온들은 탄소를 고성능의 흑연으로 변환시키는 초미립자 금속 나노입자 촉매로 형성된다. 이 금속 나노입자와 잔여의 비흑연 탄소는 산화돼 흑연의 다공성 네트워크 내에 분산된 나노입자의 고다공성 네트워크를 이끌어낸다.

UCR 공학부 에너지혁신과의 데이비드 키사일러스(David Kisailus) 교수는 “우리가 만든 이 물질의 고성능 비결은 화학물과 섬유처리 조건의 조합”이라고 말했다.

그는 이어 “뛰어난 전기화학 특성은 노출된 활성 영역을 가지는 금속 산화물 공학 및 3D 계층적 흑연 구조로부터 얻어낸 시너지 효과가 주효했다”고 전했다.

UCR 연구진은 스탠퍼드 대학의 연구진과 협력해 촉매 나노복합물이 백금-탄소 시스템 비용의 일부만을 사용하고도 동일하게 작동한다는 것을 입증했다.

키사일러스 교수는 “새로운 소재의 흑연섬유가 추가적인 강도와 내구성을 가진다는 장점도 있다”며 “이 소재가 연료전지 촉매뿐만 아니라 구조적 구성요소로도 사용될 수 있다는 것을 의미한다”고 설명했다.

그는 또 “고성능 차량을 만드는데 있어 중요한 과제는 안전 또는 성능에 영향을 주지 않으면서 차체뿐만 아니라 배터리 및 연료전지의 무게까지 줄이는 것”이라며 “우리가 만든 소재는 자동차 제조업체가 후드 또는 섀시와 같은 구조적 구성요소를 차량에 동력을 전달하는데 도움을 줄 기능적 요소로 전환할 수 있게 해준다”고 전했다.

이번 연구결과는 스몰(Small)지에 게재됐다.