- 가격 저렴한 이황화몰리브데넘 촉매 활용
- 수소 생성반응 성능 획기적 향상시켜

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국화학연구원은 탄소자원화연구소 김형주 박사팀이 물로부터 화석연료의 대체연료인 수소연료를 생산하는 수소생성반응 성능을 획기적으로 향상시키는 핵심 전극 촉매 설계 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

수소생성반응은 전기화학적 반응을 통해 물로부터 수소를 생성하는 핵심기술로 전 세계적으로 활발한 연구개발이 진행중이다.

그동안 수소생성반응을 위한 전극촉매로 반응 활성 및 효율이 높은 백금이 사용돼 왔다. 하지만 가격이 비싸고 매장량이 적어 실제 수소의 대량 생산 기술에 적용하기에는 어려운 실정이다. 이에 우수한 활성을 지니며 동시에 낮은 가격과 풍부한 매장량을 가진 촉매의 개발이 절실히 요구되고 있다.

연구팀은 백금 대신 가격이 저렴한 이황화몰리브데넘의 표면을 변화시켜 수소 생성 반응의 활성 및 성능을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 

상용 이황화몰리브데넘 촉매에 생긴 나노미터 크기의 표면 결함들에 의해 향상된 수소 생성 반응 특성 결과[제공=한국화학연구원]

구체적으로 원자층증착기술을 활용해 이황화몰리브데넘 표면에 이산화타이타늄 원자층을 코팅한 후, 그 코팅된 이산화타이타늄을 다시 전기화학적으로 떼어내면 원래의 이황화몰리브데넘 촉매 표면에 결함이 형성된다는 것을 최초로 발견했다. 전극 촉매 표면상에 생긴 결함은 표면에 올록볼록한 곡선을 만들어 우수한 수소 생성 반응 활성을 나타냈다.

김형주 박사는 “기존 수소 생성 반응 성능이 낮아 잘 사용되지 않았던 값싼 상용 벌크 이황화몰리브데넘 촉매에 간단한 표면 처리 기술을 도입해 우수한 성능을 낸 것”이라며 “또 다른 세계 최고 수준의 이황화몰리브데넘 전극 촉매 연구 개발 결과를 특허 출원을 마치고 학계에 보고할 준비를 하고 있다”고 말했다.

이번 연구성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 9월 13일자 표지논문으로 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com