안도천 포항가속기연구소·유성종 KIST 박사팀 공동연구
성능·내구성·안정성 모두 뛰어나 백금 대체 가능

안도천 포항가속기연구소 박사팀과 유성종 KIST 박사팀이 새로운 구조의 팔라듐 입자를 합성해 신개념 촉매제를 개발했다. 사진은 원자구조 제어로 구현된 촉매와 수소연료전지 자동차 모식도. [사진=포항
안도천 포항가속기연구소 박사팀과 유성종 KIST 박사팀이 새로운 구조의 팔라듐 입자를 합성해 신개념 촉매제를 개발했다. 사진은 원자구조 제어로 구현된 촉매와 수소연료전지 자동차 모식도. [사진=포항가속기연구소 제공]
수소연료전지의 핵심 소재인 백금 촉매를 대체할 수 있는 신개념 촉매제가 등장했다. 안도천 포항가속기연구소 박사팀과 유성종 KIST 박사팀이 개발한 팔라듐 입자를 합성한 새로운 촉매다. 

포항가속기연구소(소장 고인수)는 이번 연구결과를 21일 발표하고, 이번 발견이 수소자동차 촉매제 분야의 새로운 판도를 개척할 것이라 기대했다. 

현재 수소연료전지에 주로 쓰이는 촉매제는 백금이다. 백금은 다른 촉매제에 비해 성능이 월등하고, 내구성이 좋다. 그러나 한정된 매장량을 두고 세계 각국에서 백금 보급량을 늘리면서 가격도 크게 올르는 실정이다. 

공동연구팀이 개발한 촉매는 팔라듐 니켈 질소 나노입자를 합성한 것이다. 이후 특수조건에서 후처리를 통해 질소와 결합시켰다. 포항가속기연구소 PLS-II 9B 빔라인의 방사광 구조분석한 결과 이상적인 초격자 구조와 매우 안정된 촉매인 것을 확인했다. 

팔라듐 니켈 질소 나노입자는 상용 팔라듐 촉매보다 안정성이 약 99배 높다. 또 연구팀은 "내구성 테스트 결과 세계 최고 수준의 산소 환원 반응 촉매 성능을 보였다"고 설명했다. 

이어 "이번 연구를 통해 불가능에 가까웠던 결정구조 변이를 이뤄내 촉매 전반에 획기적인 전환점이 될 것"이라 강조했다.

연구논문은 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 지난 15일에 뒤표지(Back cover) 논문으로 게재됐다.

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