POSTECH, 연료전지 백금 촉매 수명연장 실마리 찾아

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 화학과 최창혁 교수 연구팀은 수소차 연료전지의 내구성을 악화시키는 백금의 화학적 부식 현상을 설명함과 동시에 연료전지의 수명을 늘릴 수 있는 실마리를 찾았다.

연료전지는 연료(수소 등)와 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 장치로, 온실가스 배출없이 높은 에너지 변환 효율(75% 내외)을 가져 탄소중립정책 실현을 핵심 기술로 주목받고 있다. 

연료전지는 반응성이 뛰어난 백금 촉매의 사용이 필수적이나, 백금은 반응 환경에서 부식될 수 있어 연료전지의 수명을 단축시킨다. 

연료전지의 내구성 향상을 위해서 백금 부식의 원인을 규명하고, 이를 해결하기 위해 백금 부식 과정에 대한 정확한 이해가 필요하다.

연구팀은 고도화된 전기화학 분광분석법을 통해 밀리초 수준의 순간적인 전압교란이 백금의 부식을 유발하며, 귀금속인 백금이 화학적으로 녹아나갈 수 있음을 밝혔다. 

이와 같은 현상은 순수 백금 촉매뿐만 아니라, 상용 연료전지에 활용되는 고성능 연료전지 촉매인 백금-니켈, 백금-코발트 촉매에서도 일어날 수 있는 일반적인 현상임을 확인했다.

최창혁 교수는 “짧은 전압교란을 통해, 연료전지 핵심 부품인 백금 촉매의 화학적 부식과정을 면밀히 관찰할 수 있었고, 수소연료전지 자동차의 보급을 위한 백금 촉매의 부식을 방지하기 위한 다양한 전략 등을 제시할 수 있었다”고 말했다.

한편, 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 추진하는 '미래소재디스커버리', '집단연구지원' 사업의 지원으로 수행됐으며 미국화학회가 발간하는 국제학술지 ‘JACS Au’에 게재됐다.