친환경 에너지원 '수소' 생산 비용 획기적 감축

저비용·고내구성 전극 제조 위한 '이리듐산화물 전해도금 기술' 개발
장종현 KIST 박사팀 "신재생에너지 보급 확대 기반 기술로 응용"
KIST 연구팀이 개발한 이리듐산화물이 코팅된 전극으로 물 전기분해 장치키트를 통해 수소를 생산하고 있다.<사진=KIST 제공>KIST 연구팀이 개발한 이리듐산화물이 코팅된 전극으로 물 전기분해 장치키트를 통해 수소를 생산하고 있다.<사진=KIST 제공>

국내 연구팀이 친환경 에너지원인 수소의 생산 비용을 획기적으로 감축하는 기술을 개발했다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 장종현 연료전지연구센터 박사 연구팀이 수소를 생산할 수 있는 친환경 기술인 물 전기분해 장치의 핵심 소재 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀이 개발한 물 전기분해 장치의 핵심 소재 기술은 '전해도금을 통해 이리듐산화물을 다공성 금속지지체에 코팅하는 전극 기술'이다.

이는 전기화학적 수소 생산 성능과 내구성이 우수하다. 귀금속 촉매 사용량 저감과 전극 제조 공정 단순화의 측면에서 가격 경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망된다.

연구팀은 이리듐산화물을 전해도금으로 다공성금속지지체에 코팅해 촉매와 지지체 보호막 역할을 동시에 수행하는 새로운 전극 제조 기술을 개발했다.

전해도금 조건을 조절해 이리듐산화물의 담지량과 미세구조를 제어할 수 있음을 확인했다. 또 소량의 이리듐산화물을 균일하게 형성하는 조건을 도출했다.

연구팀은 개발된 전극으로 물 전기분해 장치를 제작해 저감된 귀금속량(0.4 mg/cm2)에서도 우수한 수소 생산 성능을 확인했다. 이리듐산화물층이 물 전기분해 조건에서 다공성금속지지체의 보호막으로 활용될 수 있음을 전기화학적 분석과 수소생산 안정성 평가로 확인했다. 

장종현 박사는 "전해도금 이리듐산화물 촉매·보호막 기술은 반응 활성화와 부식 방지의 두 가지 역할로 활용될 수 있으므로, 물 전기분해 장치의 귀금속 촉매 사용량과 공정 비용 저감에 기여할 수 있을 것"이라며 "청정 수소 생산과 신재생에너지 보급 확대의 기반 기술 구축에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 촉매 분야의 국제학술지 'Applied Catalysis B: Environmental'(IF : 9.446, JCR 분야 상위 2.00%)에 지난해 12월 16일 온라인호에 게재됐다.
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