백금 아닌 철 기반의 촉매 효율성 입증
[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 최창혁 신소재공학부 교수 연구팀이 수소연료전지용 비귀금속계 촉매의 성능평가를 위한 원천기술을 확보했다고 19일 밝혔다.
연구팀은 철 기반 단원자 촉매에 사이안화 이온(CN-)이 비가역적으로 흡착할 수 있다는 점에 착안해 촉매 성능 결정인자인 활성점 밀도 및 전환빈도를 측정하는 기술을 고안했다.
 |
| 수소연료전지용 촉매 성능평가 원천기술 설명 [자료=광주과학기술원] 2021.04.19 biggerthanseoul@newspim.com |
수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 수소연료전지의 경우, 이를 돕는 촉매가 필요하다. 그동안 백금을 촉매로 사용해왔다. 다만, 백금의 희소성과 높은 가격에 상용화가 쉽지 않았다. 철, 질소, 탄소로 구성된 단원자 철 기반의 촉매가 산호환원반응의 또다른 촉매로 주목받게 됐다.
연구팀은 특수하게 고안된 반응기를 이용해 철 기반의 단원자 촉매에 사이안화 이온을 비가역적으로 흡착했다. 이때 흡착된 사이안화 이온의 양을 자외-가시선(UV-Vis) 분광법으로 정량화했다. 또 사이안화 이온을 비가역적으로 흡착한 촉매의 산소환원 반응성 감소량을 측정했다. 이를 통해 촉매의 활성점 밀도와 전환빈도를 성공적으로 도출할 수 있었다는 게 연구팀의 설명이다.
뿐만 아니라 다른 전이금속, 귀금속 기반의 단원자 촉매와 상용해 널리 이용되는 백금 촉매의 성능 결정인자를 도출해 개발한 진단기술의 범용성도 입증했다.
 |
| (사진 왼쪽부터)배근수 신소재공학부 박사과정생, 최창혁 신소재공학부 교수, 김해솔 신소재공학부 박사과정생 [자료=광주과학기술원] 2021.04.19 biggerthanseoul@newspim.com |
최창혁 교수는 "최근 상용화에 근접한 철 기반 단원자 촉매의 성능평가 원천기술을 확보했다는 데 큰 의의가 있다"며 "앞으로 이 기술을 활용해 고활성을 갖는 산소환원 촉매 개발로 미래 수소 경제 활성화에 기여할 수 있기를 기대한다"고 설명했다.
이번 연구 결과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 국제학술지 '오픈어세스 미국화학회지(JACS Au)'에 지난 13일 온라인 게재됐다.
biggerthanseoul@newspim.com
