[한국에너지신문] 광주과학기술원(총장 문승현) 지구·환경공학부 이재영 교수팀이 세계 최초로 탄소 촉매를 사용해 질소-수소화합물 연료전지를 구동하는 데 성공했다. 더불어 촉매의 기공구조와 연료전지의 성능과의 상관관계도 규명했다.
이번 연구는 연료전지 촉매로 비금속 촉매를 사용하고 성능을 높일 수 있는 촉매구조를 연구했다. 연료전지의 생산단가를 크게 낮추고 상용화에 기여할 수 있는 주제다. 연료전지 촉매로는 주로 귀금속류가 사용돼 단가가 비싸다는 지적이 많았다.
연구팀은 하이드라진 연료전지의 촉매 합성방법으로 저비용 대량생산이 가능한 전기방사법을 이용했다. 탄소나노섬유 표면에 선택적으로 미세기공을 만들어 하이드라진 산화 반응성을 높였다.
미세기공의 크기에 따라 달라지는 하이드라진의 반응성도 실험했다. 이 실험에서 10nm 이상 크기의 메조기공 구조가 하이드라진 연료전지에서 효과적으로 활용된다는 사실을 명확히 규명했다.
질소-수소 화합물인 하이드라진(N2H4)은 높은 에너지 밀도(5416Wh/㎏)를 가지고 있어 공학적으로 큰 가치가 있는 액체 화학물질이다. 일본의 자동차 기업인 다이하쓰는 하이드라진 연료전지의 가능성에 큰 관심을 가지고 2007년부터 지속적인 투자 및 연구를 진행하고 있다. 2011년 도쿄모터쇼에서 하이드라진 연료전지 전기차를 선보이기도 했다
이재영 교수는 “대량생산할 수 있는 나무껍질 모양 저비용 고효율 산화 촉매를 개발해 하이드라진 연료전지의 상용화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
광주과기원 지구·환경공학부 이재영 교수가 주도하고 정재훈 연구원과 전명훈 연구조교수(공동 1저자)가 수행한 이번 연구는 에너지기술평가원과 광주과기원 차세대에너지연구소의 지원으로 수행됐다. 화학-융합 분야의 세계적인 학술지인 앙게반테 케미 국제판 8월 29일 자 온라인판에 게재됐다.
