GIST, 수소연료전지용 비귀금속계 촉매 비활성화 메커니즘 규명
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GIST, 수소연료전지용 비귀금속계 촉매 비활성화 메커니즘 규명
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  • 승인 2020.08.06 08:00
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수소연료전지용 비귀금속계 촉매 비활성화 메커니즘 규명 개념도.
수소연료전지용 비귀금속계 촉매 비활성화 메커니즘 규명 개념도.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 최창혁 신소재공학부 교수팀이 수소연료전지용 비귀금속계 촉매의 비활성화 메커니즘을 규명했다고 5일 밝혔다. 안전성이 뛰어난 촉매 개발 및 상용화에 기여할 전망이다.

최 교수팀은 인위적으로 촉매를 과산화수소에 노출해 전해질 산성도에 따른 촉매의 비활성화 연구를 통해 산성 조건에서 생성되는 불안정한 활성산소종(산소 원자를 포함 화학적 반응성이 있는 분자)이 촉매 비활성화의 주요 원인이라는 사실을 확인했다.

연구팀은 0~14까지 모든 범위의 산성도를 다루면서 전자스핀 공명 분광법으로 촉매의 산소환원반응 비활성화 정도가 전해질의 산성도에 영향을 받는다는 것을 규명했다.

수소연료전지 양극에는 느린 반응속도를 개선하기 위해 값비싼 백금 촉매가 다량 사용된다. 이를 대체할 수 있는 저렴한 철, 질소, 탄소 기반 단원자 촉매에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 하지만 철 기반 단원자 촉매는 수소연료전지의 작동 조건인 산성 환경에서 매우 불안정하다. 장시간 안정적인 전력 생산을 위해서는 이들의 작동 중 안정성을 확보하는 것이 필요한 상황이다.

최창혁 교수는 “양극에서 일어나는 산소환원반응의 부산물인 과산화수소가 불안정성의 주요 원인으로 꼽히지만 정확한 반응 메커니즘을 밝히지 못해 안정성 확보에 어려움을 겪고 있다”면서 “촉매 및 수소연료전지 안정성을 보장하기 위해서는 활성산소종 제어가 필요하다는 것을 암시하는 연구결과”라고 말했다.

왼쪽부터 최창혁 교수, 지상구 박사과정생, 배근수 박사과정생.
왼쪽부터 최창혁 교수, 지상구 박사과정생, 배근수 박사과정생.

 


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