[뉴스웍스=문병도 기자] 박찬호 광주과학기술원(GIST) 융합기술학제학부 교수 연구팀이 염기성 조건에서 백금보다 저렴하면서도 성능이 뛰어난 비백금계 촉매를 개발했다.

연구팀은 촉매 입자 크기만을 조절하여 촉매가 전해질에 효과적으로 접근할 수 있도록 했다.

값비싼 백금을 대체하여 저렴한 비백금계 촉매를 도입함으로써 연료전지가 차량용과 발전소용 및 가정용 등 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 다른 크기의 실리카 주형물질을 사용하여 철-질소를 포함한 탄소 촉매의 크기를 조절했다.

이를 통해 촉매 입자 크기와 전해질 접근성과의 상관 관계를 설명했다. 

탄소 입자의 크기가 작을수록 탄소 입자와 전해질이 접촉하는 면적이 증가하여 접근성이 향상되므로 산소 환원 반응이 촉진되는 것을 확인했다.

성능 감소를 고려하여 본 실험에서 사용한 접근 방식에서 가장 적절한 입자 크기를 실험적으로 입증했다. 

박찬호 교수는 “음이온 전해질막 수소연료전지에 적용될 수 있는 비백금계 산소 환원 촉매를 개발하였다는데 가장 큰 의의가 있다”면서, “저렴한 신규 산소환원반응 촉매 개발을 통해 수소 연료전지 단가 절감에 도움이 될 것으로 예상하며 광범위한 상용화에 기여하기를 바란다”고 말했다.

한국연구재단 기후변화대응기술개발사업의 지원으로 수행되고 이지연 석사와 김종경 석박사통합과정 학생이 참여한 이번 연구는 연구 결과는 응용화학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘저널 오드 에너지 케미스트리’에 지난 11일자 온라인으로 게재됐다.