액체연료전지 성능 높일 전극 촉매 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 ‘알칼라인 하이드라진 액체연료전지’의 성능을 높인 촉매를 개발하고, 이 기술을 드론, 탐사로봇, 킥보드에 쓸 가능성을 제시했다.

한국기초과학지원연구원은 정범균 소재분석연구부 박사 연구팀과 이재영 광주과학기술원 지구·환경공학부 교수 연구팀이 전극 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀 사진.(왼쪽 위부터 시계방향)정범균 한국기초과학연구원 박사, 이재영 광주과학기술원 교수, 박지현 학생연구원, 배수안 학생연구원.(사진=한국기초과학지원연구원)

알칼라인 하이드라진 액체연료전지는 하이드라진과 산소의 전기화학적 반응을 이용해 전기에너지를 발생시킨다. 에너지를 만드는 단계에서 질소 기체와 물을 배출하는 친환경 에너지 변환 장치이다.

수소연료전지는 출력성능이 우수하지만, 수소 누출 없이 높은 압력으로 저장하고 운송하려면 특별한 기술과 장비가 필요하다. 액체연료전지는 이러한 기술적 문제 없이 운송동력장치에 활용할 수 있다. 특히 하이드라진 액체연료전지는 수소연료전지에 대응할 정도의 출력 성능을 가지고 있고, 기존 액체연료 저장·수송 인프라를 활용할 수 있다.

연료전지는 전해질의 산성도에 따라 산 연료전지와 알칼라인 연료전지로 분류되는데, 연구팀이 연구한 알칼라인 연료전지는 비싼 백금 촉매를 사용하지 않아도 높은 성능과 안정성을 확보할 수 있다.

연구팀이 만든 촉매는 철·질소·탄소 촉매를 합성하는 과정에서 수증기 활성화를 통해 구조와 표면이 개질된 전극 촉매이다. 연구팀은 실험에서 산소 기체가 활성점에 잘 접근하고, 열처리 공정 과정에서 생성된 산화철 나노입자들이 전극과 전해질 사이의 계면 저항을 줄여 높은 전류에서도 출력 성능을 유지하는 것을 확인했다.

정범균 박사는 “촉매의 기공 구조와 표면 특성이 연료전지 성능에 영향을 미친다”며 “표면 특성을 정교하게 만들어 출력 성능을 높이기 위한 후속 연구를 하고 있다”고 말했다.

연구 결과는 화학분야 국제 학술지 ‘Journal of Energy Chemistry’ 온라인판에 게재됐다.