작성일 : 20-03-19 17:20
UNIST 백종범 에너지·화학공학부 교수팀 개발 , 고효율 수소 촉매 개발, 대량생산 길 열리나
 글쓴이 : happy
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(왼쪽부터) 마흐무드 연구교수, 백종범 교수, 권도형 연구원. <사진=UNIST 제공 >
국내 연구진이 고효율 수소 촉매를 개발, 실제 성능까지 평가했다. 수소 대량생산의 꿈을 앞당길 전망이다. 

UNIST(총장 이용훈)는 백종범 에너지·화학공학부 교수팀 '루테늄(Ru)'과 '다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)'를 결합한 물 분해용 수소 촉매 'Ru@MWCNT’를 개발했다고 18일 밝혔다. 

기존 경제성 있는 수소 생산 촉매 개발이 상당수 이루어졌지만 실제 작동 시 성능까지는 알려지지 않았다. 연구진은 해당 촉매에 대한 성능평가도 진행, 기존 값비싼 백금 촉매보다 여러 면에서의 우수성을 확인했다.

Ru@MWCNT는 다중벽 탄소나노튜브에 루테늄 입자가 고르게 분포된 구조다. 이에 제1저자인 권도형 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 기존 탄소나노튜브과 루테늄 결합 과정에서 열처리 중 루테늄이 응집하며 커지는 현상을 '루테늄 염(Ru salt)'과 '초산기(-COOH)'를 도입해 억제, 루테늄 입자를 작고 고르게 분포시킬 수 있었다는 설명이다. 

연구팀은 Ru@MWCNT의 성능 평가를 위해 이를 전극으로 사용했을 때의 수소 발생량을 측정했다. 그 결과 같은 조건에서 상용화된 백금 촉매보다 15.6% 많은 수소를 생산했으며 촉매 효율을 나타내는 지표 중 하나인 패러데이 효율도 92.2%로 백금 촉매(85.9%)보다 높았다. 

또한 이는 기존 금속 유기체 촉매보다 우수한 전기화학적 특성을 보였다. 과전압의 경우 기존 발표된 촉매 중 가장 낮았으며 물의 산성·염기도에도 크게 영향을 받지 않았다.

백종범 교수는 "수소 촉매 연구는 주로 촉매 자체의 평가에 집중돼 있어 실제 물 분해 시스템에서 평가하기 위한 연구는 미흡했다"며 "이번 연구는 촉매 자체의 우수성뿐 아니라 실제 적용했을 때 성능까지 짐작해볼 수 있다는 점에서 뜻깊다"고 전했다.

이번 연구는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 지난 9일 자로 공개됐다. 교신저자로는 백종범 교수와 금속 유기물 촉매를 함께 연구해 온 자비드 마흐무드(Javeed Mahmood) UNIST 연구교수가 참여했다. 

Ru@MWCNT 합성 모식도. <사진=UNIST 제공 >