KAIST·포스텍, 연료전지 촉매가격 1000배 낮추는 기술 개발

한국과학기술원(KAIST)과 포항공대(POSTECH) 공동 연구팀이 수소차 연료전지에 사용되는 백금 촉매를 대체할 비귀금속 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다.

기존 수소차에 사용되는 '양이온 교환막 연료전지'(PEMFC)는 전기화학 반응 속도를 높이기 위해 전극에 많은 양의 백금 촉매를 사용한다.

그러나 귀금속인 백금은 가격 경쟁력이 떨어지기에 연구팀은 백금을 대체할 수 있는 공기극용 '단일 원자 철·질소·탄소·인 소재'를 개발하고, 활성 메커니즘을 규명했다.

연구팀은 해당 소재가 탄소와 함께 미량의 철 원소가 원자 단위로 분산돼 있고, 그 주변을 질소와 인이 결합하는 구조라고 설명했다.

합동 연구팀이 발표한 비귀금속 촉매 구조도 [KAIST 제공]

새로 개발된 소재는 현재 상용 제품에 적용되고 있는 ‘PEMFC’뿐만 아니라 차세대 연료전지인 '음이온 교환막 연료전지'(AEMFC)에도 적용할 수 있는 것으로 알려졌다.

연구팀은 백금 촉매를 사용할 필요가 없어지면 가격이 기존 대비 1000분의 1수준으로 떨어져 높은 가격 경쟁력을 확보할 수 있다고 전했다.

KAIST 조은애 교수는 "연료전지는 복잡한 반응 장치라서 새로운 촉매가 개발되더라도 실제 연료전지에 적용하기는 어려운 경우가 많은데 이번에 개발한 촉매는 양이온 교환막 연료전지와 음이온 교환막 연료전지에 적용해 모두 성능을 높이는 데 성공했다"고 말했다.