2024.06.05 (수)

  • 구름많음동두천 29.0℃
  • 구름조금강릉 24.6℃
  • 구름많음서울 30.0℃
  • 구름많음대전 27.8℃
  • 구름많음대구 27.7℃
  • 구름많음울산 25.4℃
  • 흐림광주 28.1℃
  • 구름많음부산 23.8℃
  • 흐림고창 25.4℃
  • 흐림제주 20.7℃
  • 구름많음강화 23.7℃
  • 구름많음보은 26.1℃
  • 구름많음금산 28.4℃
  • 흐림강진군 24.4℃
  • 구름많음경주시 27.9℃
  • 구름조금거제 23.3℃
기상청 제공
검색창 열기

초순수 전해 그린수소 생산을 위한 촉매 개발 성공!

- UNIST(울산 권영국 교수, 값싼 비귀금속 기반 고성능 초순수 수전해 촉매 개발
- 니켈 질화물로 성능향상 유도… Advanced Energy Materials 표지 논문 선정

 

ESG 데일리 김용태 기자 |  화석연료 시대를 넘어, 수소경제의 실현이 한 발자국 다가왔다. 가격 경제성을 지닌 수소 생산을 위한 수전해 기술에 필수적인 비귀금속 기반 고성능 산소발생촉매 개발이 이루어졌기 때문이다.

 

UNIST(총장 이용훈) 에너지화학공학과 권영국 교수팀은 니켈 질화물을 도입한 바나듐-니켈-철기반 촉매를 개발했다고 밝혔으며, 이 촉매는 알칼라인 조건에서 실질적으로 상업화에 필요한 전류밀도의 두 배인 전류밀도 1 A/cm2를 낮은 과전압( 270 mV)에서 도달했고, 안정성 실험에서는 1,000시간 동안 손상 없이 안정적으로 구동되는 것을 확인했다.

 

 음이온 교환막 수전해 시스템의 초순수 환경에서는 전체 셀 전압 1.85 V에서 전류밀도 685 mA/cm2를 나타내어 뛰어난 성능을 보였으며, 이는 귀금속 촉매 기반 음이온 교환막 수전해 성능(전체 셀전압 1.85 V 전류밀도 355 mA/cm2) 대비 약 두 배가량 높은 수치를 보인다.


기존의 수전해 기술 대비 수소 경제성을 높이기 위해 개발된 시스템이 바로 음이온 교환막 수전해 시스템이고, 아직 연구단계에 머물러있으며 특히, BOP(Balance of Plant)의 내구성을 높이기 위해서는 초순수를 이용한 수전해 기술이 발전돼야 한다.

 

초순수전해의 경우 산성 혹은 알칼리인 수전해보다 추가적인 에너지가 필요해 적합한 촉매를 개발하는 것은 더욱 필요해 졌다.

 

수전해 기술은 미래의 에너지 운반체인 그린수소를 생산하는 대표적인 기술이고, 여기서 핵심은 생산된 그린수소의 가격이다.

 

연구팀은 전기도금과 질화공정을 통해 바나듐-니켈-철 옥시수산화물 표면에 니켈 질화물을 성장시켜 비귀금속 기반 고성능 산소발생촉매를 제조했으며, 니켈-철 옥시수산화물은 대표적인 산소발생촉매임에도 불구하고 전기전도성이 낮다는 단점이 있고, 이를 보완하기 위해 바나듐을 도핑시키고 니켈 질화물을 표면에 성장시켜 전기전도도를 향상시킴과 동시에 활성점을 안정화시켜 성능과 장기 안정성을 확보했다.

 

향상된 전기전도도는 촉매와 전해질 사이의 계면에서 전자전달속도를 가속화시켜 뛰어난 반응속도를 보여줬으며. 개발된 촉매는 알칼라인 환경뿐만 아니라 초순수를 흘려주는 음이온 교환막 수전해 시스템에서 우수한 성능을 보였다.
 

권영국 교수는 “촉매의 기본 요소인 성능과 안정성을 동시에 확보하는 것은 수전해 기술의 상업화에 필수적이다”며 “촉매 개발에 있어 기존 촉매의 단점을 잘 이해하고 이를 해결하기 위한 노력으로 수소경제 실현에 이바지하겠다”고 말했다.
 

제 1저자인 Pandiarajan Thangavel 박사는 “기존의 니켈-철기반의 촉매는 전기전도성이 낮고 수전해 환경에서 촉매의 안정성 확보가 시급했다”며 “이종원소의 도핑과 추가적인 질화공정을 통해 단점을 보완하여, 비귀금속기반의 고성능, 고내구성 산소발생촉매를 개발했다”고 말했다.

 

이번 연구는 에너지·환경과학 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 2022년 12월 23일자로 온라인 게재됐고 표지 논문으로 선정돼 2월 10일에 출판됐다.

 

연구 수행은 한국연구재단 중견연구, 산업통상자원부 에너지기술개발사업, 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원을 받아 수행되었다.

포토뉴스

더보기


정치

더보기
박정숙, 전남여수시 국민의힘 선거사무소 개소식..본격 활동개시
ESG 데일리, 환경감시일보 민병돈 기자 | 제22대 전남여수시(갑) 국회의원 후보로 낙점된 국민의힘 박정숙후보 선거사무소가 전남 여수시 좌수영로1, 5층에 자리 잡았으며 김화진 국민의힘 전남도당위원장을 비롯한 귀빈들이 참석한 가운데 개소식을 진행함으로 총선승리를 위한 본격적인 행보가 시작되었다. 박정숙 후보는 오랫동안 여수지역에 살면서 다양한 지역활동을 통해 여수발전과 지역민들에게 보탬을 주고자 정치의 꿈을 갖고 지난 비례대표 출마이후 금번 제22대 국회의원 선거에 국민의힘 선거후보로서 낙점되었다. 행사에는 김화진 전남도당위장, 전서현 전남도의원, 이병주 여수시의원, 이상권 환경감시국민운동본부 총재 등 귀빈 300여명이 참석하여 축하해 주었고 당선을 위해 적극적인 지원을 다짐하였다. 박정숙 후보는 인사말을 통해 “작금의 정치가 편향적이고 극단적인 팬덤정치로 인하여 여수시는 물론 온 나라가 혼란에 빠져 있는 안타깝고 징글맞아, 여수시에서 만이라도 수십년간 일당의 독점정치로 인하여 멈춰선 여수를 위하여 여수의 잔다르크가 되어보고자 살신성인의 정신으로 국회의원에 출마를 하게 되었다”라고 포부를 밝혔다. 이번 선거를 통해 여서동 제2청사 되찾아 오기, 대학병원과

경제

더보기