• - 광주과기원 박찬호 교수팀, 이리듐 촉매를 상용 촉매보다 절반으로 5.3배 우수한 활성 구현
  

왼쪽부터 백채경 학생, 박찬호 교수, 김도형 학생.[지스트 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(지스트) 융합기술원 에너지융합대학원 박찬호 교수 연구팀은 수전해에 적용가능한 고효율 이리듐 산화물 촉매를 만드는 액상 촉매 합성법을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 이리듐의 산화상태를 조절하여 수전해 양극에서 일어나는 산소 발생 반응에 대한 촉매 활성과 안정성을 크게 향상시켰다. 상용 촉매 대비 1.1배 우수한 활성을 보였으며, 안정성 평가 이후에도 5.3배 우수한 활성을 유지했다.

현재 고분자 전해질막 수전해 시스템은 귀금속인 이리듐 기반 촉매를 산소 발생 반응용 양극 촉매로 사용하고 있다. 수전해 기술은 물을 전기분해하여 수소를 얻으므로 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 그린수소 생산이 가능하지만 촉매로 사용되는 이리듐은 자원량이 희박한 금속으로 값이 비싸다는 게 단점이다.

낮은 수전해 효율은 그린 수소 생산 활성화에 걸림돌이 되고 있으며, 이를 향상시키기 위해 이리듐 합금 개발 및 이리듐의 산화 상태 조절을 통해 활성과 내구성을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

연구팀은 새로운 액상 환원 방법을 개발, 촉매 표면과 중심의 이리듐 산화 상태를 변화시키고 이를 최적화했다. 연구팀이 개발한 이리듐 산화물 촉매를 수전해 단위전지에 적용했을 때 촉매 사용량을 50% 이하로 사용했음에도 불구하고 기존 상용 촉매에 비해 5.3배 우수한 활성을 확인할 수 있었다.

신규 이리듐/이리듐산화물 촉매 합성 모식도 및 전자현미경 미지지. 시트 형태의 입자가 형성됨을 확인할 수 있다.[지스트 제공]

박찬호 교수는 “새로운 액상 환원법을 이용해 이리듐 산화물 촉매 내의 이리듐 산화 상태의 분포 구배를 만들어서 활성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있었다”면서 “단위전지에서 입증되었듯이 실제 시스템에 적용하여 향후 수전해 효율 증가뿐 아니라 양극에서의 이리듐 사용량을 감소시킬 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 에너지분야 국제학술지 ‘저널 오브 파워 소스’ 3월 9일 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com