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백금 OUT, 값싸고 오래가는 수소생산 촉매 개발

KIST, 고효율·고내구성 전이금속계 촉매 개발
인화몰리브덴에 티타늄 미량 도핑…내구성 향상

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[월간수소경제 성재경 기자] 수소경제 활성화를 위해서는 수소를 싸게 생산하는 수전해 기술개발이 절실하다. 특히 수소발생 반응을 촉진하는 역할을 하는 촉매의 경우, 수소경제의 효율과 가격 경쟁력을 결정하는 가장 중요한 요소로 꼽힌다. 


한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 값비싼 백금(Pt)을 쓰지 않고 수소생산 효율을 향상시키면서 그동안 한계로 지적돼온 내구성 문제를 극복한 전이금속 소재의 촉매를 개발했다고 밝혔다.


저가의 전이금속인 인화몰리브덴(MoP)에 스프레이 열분해(spray pyrolysis) 공정을 통해 소량의 티타늄을 주입하는 방식을 적용했다. 


몰리브덴은 값이 싸고 비교적 다루기 쉬워 에너지 전환 및 저장장치의 촉매 재료로 사용되고 있지만, 산화에 취약해 쉽게 부식이 되는 단점이 있다.


KIST 연구팀이 이번에 개발한 촉매는 합성 과정에서 각 재료의 전자구조가 완전히 재구성되면서 수소발생 반응의 활성도가 백금계 촉매와 동등한 수준을 보이는 것으로 확인됐다. 


특히, 전자구조의 재구성에 따라 전이금속계 소재의 고질적인 한계로 지적된 높은 부식성을 개선, 기존 촉매 대비 내구성이 26배 향상된 것으로 알려졌다.


KIST 유성종 박사는 “전이금속계 촉매 기반 수전해 장치의 최대 약점인 안정성을 크게 개선했다”며 “전이금속계 촉매의 수소생산 효율을 백금 촉매 수준으로 끌어올리면서 내구성도 함께 향상시켰다”고 말했다.


이번 연구는 에너지 및 나노 분야의 국제 학술지인 ‘Nano energy’ 최신호에 게재됐다.





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