백금촉매 대체 가능한 이리듐-루테늄 합금촉매 성능 확인
[이투뉴스] 국내 연구진이 수소차 연료전지 성능을 향상시킬 수 있는 합금촉매를 개발했다.
광주과학기술원(GIST) 융합기술학제학부 박찬호 교수 연구팀은 산성 조건에서 백금과 유사한 활성을 갖는 다기능성 비백금계 촉매를 개발했다고 밝혔다.
연구팀이 개발한 이리듐-루테늄 합금 촉매는 연료전지 음극에 적용됐을 때 백금과 동일한 성능을 보이면서도 음극 내구성을 크게 향상시켜 향후 연료전지 음극에서 백금을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
백금을 사용하는 기존 수소연료전지는 희소성과 높은 가격 뿐만 아니라 연료전지 내 물 범람, 반응기체 공급이상 등이 발생해 촉매 안정성에 걸림돌로 작용했다. 특히 수소 결핍으로 음극 역전압 현상이 발생할 경우 높은 전압으로 탄소담체 부식이 진행되며 촉매 안정성을 크게 감소시킨다.
연구팀은 이리듐-루테늄 합금비율을 최적화해 수소산화반응과 산소발생반응 모두 우수한 촉매를 개발해 연료전지 음극에서 백금촉매를 대체했다. 수소연료가 부족한 상황에서 우수한 산소발생 및 탄소부식을 억제해 음극 역전압 내구성도 향상시켰다.
연구팀이 제작한 단위전지는 상용 백금촉매와 유사한 성능을 구현했다. 수소 부족현상을 이용한 음극역전압 내구성 평가에서 10분 이하 짧은 시간만 버티는 기존 촉매와 비교해 7시간 이상을 버틴다.
박찬호 교수는 “이번 연구성과는 이리듐-루테늄 합금촉매를 산성 조건에서 합성해 단위 전지에서 성능과 음극 내구성을 확보했다는 데 의의가 있다”면서 “향후 이리듐-루테늄 촉매 산화문제에 대한 해결책을 고민해 내구성이 높게 요구되는 수소 전기상용차에 적용될 수 있길 기대한다"고 말했다.
진경남 기자 jin07@e2news.com