GIST, 촉매제 절반 써도 효율 높은 물분해 합성법 개발

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 물을 전기분해할 때 촉매제로 사용하는 이리듐 양을 절반으로 줄일 수 있는 기술이 개발됐다. 광주과학기술원(GIST)은 융합기술원 에너지융합대학원의 박찬호 교수 연구팀이 재생에너지 연계 수전해에 적용 가능한 고효율 이리듐 산화물 촉매를 만드는 액상 촉매 합성법을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 이리듐의 산화상태를 조절해 수전해 양극에서 일어나는 산소 발생 반응에 대한 촉매 활성과 안정성을 높였다. 상용 촉매 대비 1.1배 우수한 활성을 보였고 안정성 평가 이후에도 5.3배 우수한 활성을 유지했다.

재생에너지 발전과 관계가 깊은 고분자 전해질막 수전해 시스템은 귀금속인 이리듐 기반 촉매를 산소 발생 반응용 양극 촉매로 사용한다. 수전해 기술은 물을 전기분해한 뒤 수소를 얻기 때문에 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 그린수소 생산도 가능하다.

다만, 촉매로 사용되는 이리듐은 자원량이 희박한 금속으로 비용 부담이 크다. 그동안의 낮은 수전해 효율 역시 그린 수소 생산을 확대하는 데 걸림돌로 지적됐다.

이번 액상 촉매 합성법 개발을 통해 연구팀은 촉매 표면과 중심의 이리듐 산화 상태를 변화시켰고 이를 최적화했다. 수전해 단위전지에 적용할 경우, 촉매 사용량을 50% 이하로 줄이더라도 성능은 향상된다는 게 연구팀의 설명이다. 초기 안전성 평가 이후 상용 촉매 대비 5.3배에 달하는 활성을 나타내기도 했다.

박찬호 교수는 "새로운 액상 환원법을 통해 이리듐 산화물 촉매 내의 이리듐 산화 상태의 분포 구배를 만들어 활성과 내구성을 향상했다"며 "향후 수전해 효율 증가와 양극에서의 이리듐 사용량 감소 등의 효과를 얻을 수 있을 것"으로 내다봤다.

이번 연구 결과는 에너지분야 국제 학술지인 '저널 오브 파워 소스(Journal of Power Sources)'에 3월 9일 온라인으로 게재됐다.