고려대 화학과 이광렬 교수팀, 그린수소 생산비 줄일 촉매 개발

고려대학교는 화학과 이광렬 교수 연구팀이 성균관대, 한국과학기술연구원(KIST)과의 공동 연구를 통해 그린 수소 생산 비용을 대폭 줄이는 소재를 개발했다고 28일 밝혔다.

음이온 교환막 수전해(AEM) 기술은 알카라인 수전해(AEC)와 고분자 전해질막 수전해(PEM)의 우수한 특성을 결합한 차세대 수전해 기술이다. 그러나 이 방식은 고성능을 위해 귀금속인 백금을 촉매로 사용해 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.

이 교수 연구팀은 성균관대 이상욱 교수 연구팀, KIST 유성종 박사 연구팀과 함께 '음·양이온 교환'이라는 새로운 방식으로 나노입자를 제어해 루테늄 인화물(Ru₂P)과 이리듐 인화물(Ir₂P)로 구성된 2D/0D 이종 구조 촉매를 개발하는 데 성공했다. 이 복합 구조는 높은 표면적은 물론, 루테늄 인화물과 이리듐 인화물 간 시너지 효과를 통해 기존 촉매보다 수소 생산을 크게 향상했다.

수전해 촉매의 성능평가 결과에 따르면 루테늄 인화물과 이리듐 인화물 기반의 이중벽 나노튜브 수전해 촉매는 수전해 작동 전압인 2V 영역에서 12.23A/㎡(제곱센티미터당 암페어)의 전류밀도를 나타냈다. 이는 상용 촉매인 백금 촉매의 전류밀도 10.90A/㎡보다 우수하며, 250시간 이상의 장기 내구성도 보였다.

이 교수는 "음·양이온 교환이라는 독창적인 접근법으로 새로운 이종 구조 촉매를 개발했다"며 "이를 통해 수소 생산 효율을 높일 수 있다. 그린 수소 기술 상용화에 한 걸음 더 다가간 것"이라고 말했다.

이번 연구는 지난 2일 재료과학 분야의 세계적 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'에 게재됐다.