충남대·KIST, 수소전기차 수명극대화 촉매개발
충남대·KIST, 수소전기차 수명극대화 촉매개발
  • 박설민 기자
  • 승인 2019.08.16
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

유무기 하이브리드 코어-쉘 촉매···산소투과 억제·역전류 방지
이번 유무기 하이브리드 코어-쉘 촉매기술 공동연구를 진행한 (좌부터)유성종 KIST 박사,정남기 충남대 교수

[투데이에너지 박설민 기자] 충남대학교가 지난 14일 에너지과학기술대학원(GEST) 정남기 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사 연구팀이 공동연구를 통해 수소전기차의 시동을 켜고 끌 때 연료전지의 수명극대화할 수 있는  유무기 하이브리드 코어-쉘 촉매기술을 개발했다고 밝혔다.

수소연료전지는 오염원 배출없이 높은 에너지 전환효율과 전력밀도를 가지고 있어 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지 시스템으로 수소전기차의 동력원으로 사용되고 있다.

이때 자동차용 연료전지는 잦은 시동끔·시동켬(shut-dwon‧start-up) 과 같은 가혹한 조건을 견뎌야 하는 상황에서 발생되는 연료전지 성능 감소를 최소화하기 위한 기술개발이 절실했다.

수소전기차의 시동을 끄게 되면 공기극 내 산소가 고분자막을 통해 연료극으로 이동하거나 연료극으로 외부공기가 직접 유입된다. 이때 다시 시동을 켜게 되면 수소가 연료극에 공급돼 국부적으로 백금촉매표면에서 수소와 산소의 경계면이 형성된다. 

연료극에 존재하는 산소로 인해 의도치 않은 산소환원반응이 연료극에서 발생해 시스템 내 역전류현상을 유발하고 공기극의 전위를 약 1.5V까지 증가시켜 공기극 촉매층의 심각한 열화를 초래해 연료전지의 수명이 줄어들게 된다.

정남기 교수와 유성종 박사 공동 연구팀은 기존의 접근법에서 탈피해 시스템 내 역전류 발생의 근본 원인이 되는 연료극 촉매의 표면 구조제어를 통해 위 문제를 해결하려고 노력했다. 

백금 촉매의 표면에 분자체 역할을 할 수 있는 다공성 탄소쉘이 코팅된 백금코어-탄소쉘 나노 촉매구조를 설계하고 탄소쉘의 나노기공크기 및 결정성을 효과적으로 제어하는데 성공했다.
 
이를 통해 연료극 내에서 수소‧산소 경계면이 형성되더라도 산소투과를 효과적으로 억제하면서 동시에 선택적 수소산화반응이 가능한 유무기 하이브리드 코어-쉘 촉매를 개발했다.

이번에 개발된 촉매는 연료전지 열화테스트를 통해 역전류현상 방지효과를 명확히 확인할 수 있었다.

공동연구팀의 관계자는 “이번 연구에서 제안한 신개념 연료극 촉매구조는 수소전기차용 연료전지기술을 한 단계 앞당기는 핵심원천기술이 될 것”이라며 “수소연료전지 연구분야 및 관련 산업에서 중요한 기술적 돌파구를 제공할 것으로 기대된다”고 밝혔다.    


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

해당 언어로 번역 중 입니다.