국내 연구진이 차세대 배터리로 각광받는 연료전지의 전극 수명을 획기적으로 늘려 관련 기술의 상용화 가능성을 높였다.
한국과학기술원(KAIST)은 정우철 신소재공학과 교수와 이강택 기계공학과 교수, 김준형 홍익대 교수 공동 연구팀이 산소 이온 및 프로톤 전도성 고체산화물 연료전지에 모두 적용할 수 있는 전극 소재 개발에 성공했다고 9일 밝혔다. 연구 성과는 영국 왕립학회의 ‘에너지 앤드 인바이어런멘털 사이언스’에 지난달 12일 게재됐다.
연료전지는 외부에서 연료를 지속 공급해 전력을 생산하는 배터리다. 현재 리튬이온 배터리 등 2차전지가 갖는 충전 속도 문제를 해결하는 동시에 수소를 이용하기 때문에 차세대 청정 에너지원으로도 평가받지만 연료전지를 구성하는 전극의 내구성 문제로 상용화에는 한계가 있다.
연구팀은 최장 100시간 수명을 가졌던 기존 전극보다 7배 뛰어난 700시간 수명의 새로운 전극 소재를 개발하는 데 성공했다. 그동안 이 분야에서 주목받지 못했던 소재인 ‘페로브스카이트 산화물’에 ‘Ta5+’ 이온을 첨가해 안정적인 물질 구조를 얻었다. 전극의 성능 지표 중 하나인 촉매 활성도는 기존 대비 100배 이상 향상됐다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 또 기존 전극 소재들이 산소 이온 전도성 고체산화물연료전지(SOFC) 또는 프로토닉세라믹연료전지(PCFC) 2가지 연료전지 중 하나에만 적용 가능했던 것과 달리 새로 개발한 소재는 폭넓게 적용 가능하다는 장점이 있다고 소개했다.
정 교수는 “기존에 주목받지 못했던 소재의 결정 구조를 잘 제어하면 고성능 연료전지를 개발할 수 있다는 아이디어를 제시한 의미 있는 결과”라고 강조했다. 이 교수도 “기존 소재에 비해 유연성이 크고 연료전지 등 친환경 에너지 기술 상용화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
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