박찬호 GIST 교수팀, ‘음극 역전압’으로 인한 내구성 저하 문제 해결
국내 연구진이 수소차 연료전지에 쓰일 새로운 촉매를 개발해 전지 내구성을 175배 높였다.
박찬호 광주과학기술원(GIST) 융합기술학제학부 교수 연구팀이 백금과 유사한 성능을 갖는 비(非)백금 촉매를 개발해 수소차 연료전지의 ‘음극 역전압 현상’에 대한 내구성을 크게 높였다고 22일 밝혔다.
전기차의 배터리에 해당하는 수소차 연료전지는 백금 촉매를 이용해 수소를 만든다. 백금 촉매는 부작용을 일으키기도 한다. 음극 역전압 현상이 대표적이다.
음극 역전압 현상은 일시적으로 백금 촉매의 기능이 떨어져 수소 생산량이 줄어들 경우 음(-)극이 양(-)극보다 전압이 높아지는 현상이다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯 전기는 전압이 높은 양극에서 낮은 음극으로 흘러야 하는데, 이 현상이 발생하면 전기가 역류하게 된다. 이것은 연료전지의 부식과 고장을 일으키는 주요 원인으로 지목된다.
연구팀은 백금 대신 이리듐과 루테늄 합금을 이용한 새로운 촉매를 만들었다. 이 촉매는 음극 역전압 환경에서도 연료전지의 부식을 억제하는 기능이 있어 내구성을 유지할 수 있다.
실험결과 이리듐-루테늄 촉매 연료전지가 기존 백금 촉매 연료전지보다 내구성이 175배 높은 것으로 나타났다. 특히 음극 역전압 환경에서 버틸 수 있는 시간은 기존 10분에서 7시간으로 늘었다.
박 교수는 "향후 이리듐-루테늄 촉매의 산화 문제 등 남은 문제 해결을 통해 수소차에 적용될 수 있기를 기대한다"고 말했다.
연구성과는 국제 학술지 ‘저널 오브 머터리얼스 사이언스 앤드 테크놀로지(Journal of Materials Science & Technology)’에 6월 21일 게재됐다.