포항가속기硏, 세계 최고 성능 '수소차 연료전지 촉매제' 성공

새 구조 팔라듐 입자 합성
기존보다 안정성 99배 높아

세계 최고 수준의 성능을 갖춘 신개념 수소자동차 연료전지 촉매제가 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

포항가속기연구소(PAL)는 이 연구소 안도천 박사팀과 유성종 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀이 공동연구를 통해 완전히 새로운 구조의 팔라듐 입자를 합성해 신개념 촉매제를 개발했다고 21일 밝혔다.

이 연구는 소재 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 지난 15일자 뒤표지 논문으로 실렸다.

해외 각국은 화석연료 고갈과 기후변화의 원인인 대기오염 해결을 위해 수소자동차 개발에 매진하고 있다.

수소자동차 연료전지인 수소연료전지는 수소와 산소를 반응시켜 전력을 생산시키는 촉매제다.

촉매제로는 현재까지 백금이 주로 사용됐지만, 해외 각국에서 수요량이 증가하면서 가격은 6년간 사상 최대치를 경신하고 있다. 원료 값이 비싸지만, 팔라듐과 로듐 등 다른 물질보다 가격 대비 성능이 우월하기 때문이다.

이런 가운데 국내 연구팀이 팔라듐-니켈-질소 나노입자 촉매제 구조연구 결과를 내놨다. 연구팀은 최적 비율의 팔라듐-니켈 나노입자를 합성하고 특수조건에서의 후처리를 통해 질소와 결합한 팔라듐-니켈-질소 나노입자를 합성했다.

방사광 구조분석 분석 결과, 가장 이상적인 결정구조인 초 격자 구조를 갖추고 동시에 전해질에 매우 안정된 촉매임을 확인했다고 연구진은 설명했다. 게다가 팔라듐-니켈-질소 나노입자는 상용 팔라듐 촉매보다 약 99배의 높은 안정성을 보였으며, 내구성 테스트에서는 세계 최고 수준의 산소 환원 반응 촉매 성능을 보였다.

안도천 박사는 "불가능에 가까웠던 결정구조 변이를 이뤄내 촉매 전반에 획기적인 전환점이 될 것"이라고 전했다. 김기태기자 ktk@yeongnam.com

김기태 기자

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