수소·산소 동시 생산 고성능 촉매 개발

연구재단, 고려대 김동완교수 연구팀

2018-10-15 김용배 기자

[충청신문=대전] 김용배 기자 = 청정에너지 수소연료를 저렴하게 고순도로 생산할 수 있는 촉매가 개발됐다.

한국연구재단은 고려대학교 건축사회환경공학부 김동완 교수 연구팀이 귀금속이 아닌 재료를 사용해 수소와 산소를 모두 생산하는 양기능성 촉매를 개발했다고 15일 밝혔다.

물을 전기분해해 수소연료를 얻는 방식은 친환경적이지만 주로 백금, 루테늄과 같은 귀금속이 촉매로 사용돼 수소연료가 상용화되기 위해서는 귀금속을 사용하지 않고 양쪽 전극에서 모두 기능하는 촉매 개발이 필요하다.

연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 귀금속이 아닌 코발트-황(CoS2)을 기반으로 물 전기분해에 양극과 음극을 모두 사용할 수 있는 고성능 촉매를 개발했다.

이 연구에 활용된 코발트-황 화합물은 2차원 나노시트가 자가조립(self-assembly)된 3차원 구조인데, 이를 니켈(Ni)과 인(P)으로 치환하고 조성에 변화를 줌으로써 촉매의 활성도와 안정성을 크게 향상시켰다.

특히 제조된 촉매는 수소 및 산소 발생 반응 모두 높은 활성을 보였고, 50시간 이상 측정해도 특성이 변치 않는 우수한 안정성을 확인했다.

김동완 교수는 “이 연구는 코발트, 황 등 저가의 원료를 사용하여 손쉬운 공정을 통해 대용량 수소원료 생산 산업화에 기여할 것으로 기대된다”고 설명했다.

이 연구는 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)에 10월 8일 게재됐다.