"백금값 80분의 1"…저렴한 수소연료전지 촉매 개발

카이스트 연구진 "니켈-몰리브데넘 소재 개발"

국내 연구진이 수소 연료전지의 가격을 대폭 낮출 수 있는 값싼 촉매를 개발했다. 기존 백금보다 80분의 1 가격에 불과하다.

카이스트 연구진이 개발한 백금보다 1/80배 저렴한 수소전지 대체 촉매인 니켈-산화 몰리브데넘 복합체의 투과 현미경 이미지와 조성 분포도. 그림출처=카이스트 제공

카이스트(KAIST)는 조은애 신소재공학과 에너지 변환 및 저장재료 연구실 교수 연구팀이 백금을 대체할 수 있는 저렴하지만 고성능을 가진 전극 소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다. 차세대 연료전지로 개발되고 있는 음이온 교환막 연료전지용 전극 소재로 백금보다 우수한 성능을 갖는 '니켈-몰리브데넘 소재'를 개발했다.

신규 개발 촉매를 실제 연료전지에 적용하는 경우 다양한 변수에 의해 실성능을 얻지 못하는 경우가 많다. 그러나, 연구팀은 이번 연구에서 이를 극복하고 실제 연료전지에 신규 개발 촉매를 적용하는 것에 성공했다. 니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았으나, 백금 성능의 100분의 1에도 미치지 못하여 실제 적용되지 못하고 있었다. 그러나 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉매는 백금보다 성능이 우수하고 (백금: 1.0 mA/㎠, 니켈-몰리브데넘 촉매: 1.1 mA/㎠), 가격은 80분의 1에 불과해 백금을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 니켈-몰리브데넘 촉매를 연료전지에 적용해 성능을 확보하는 데에도 성공했다.

조 교수는 "순수한 니켈은 성능이 낮지만, 산화 몰리브데넘을 이용해 니켈의 전자구조를 변화시켜 성능을 비약적으로 향상했다"며 "공정 특성상 대량 생산에도 적합하며 향후 음이온 교환막 연료전지에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 비: 엔바이론멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)'에 지난달 5일자 온라인 게재됐다.