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저렴하게 수소와 산소 생산할 수 있는 다기능 촉매제 개발

울산대 화학공학부 정진석^최원묵 교수팀 개가

탄소만으로 이뤄진 그래핀 재료 이용 경제성 높여

국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈 게재

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저렴하면서도 효율 높은 ‘수전해(물에 전기를 흘려 수소와 산소로 분해하는 것) 촉매가 개발됐다.

 울산대학교는 정진석·최원묵(사진) 화학공학부 교수팀이 탄소만으로 이루어진 그래핀 재료를 이용해 수소와 산소를 동시에 생산할 수 있는 다기능성 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다.

 수소경제 사회 발전을 위해서는 경제적인 수소 생산기술이 필요한데, 여러 방법 중 수전해 방식은 친환경적이고 순도가 높은 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

 그러나 물 분해에 주로 사용되는 백금과 이리듐 등 귀금속 촉매는 가격이 비싼 데다 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 이로 인해 수소 대량생산에는 경제성이 떨어진다는 한계가 있다.

 연구진이 개발한 촉매는 3차원 그래핀 구조체에 붕소로 도핑(물질에 불순물을 첨가하는 공정)된 그래핀 양자점이 결합한 복합체로, 단 한 번의 수열반응으로 제조할 수 있다는 장점이 있다. 이 물질은 산소환원·산소발생·수소발생 등 3가지 전기화학 반응에 우수한 촉매 활성을 보였고, 뛰어난 전기 전도도와 넓은 표면적으로 촉매 특성을 높였다. 또 기존 귀금속 촉매보다 오랜 시간 촉매 특성이 유지되는 안정성을 보이기도 했다.

 특히 개발된 촉매는 탄소로만 이뤄져 저렴한 생산 비용과 단순한 생산 공정을 통해 대량생산이 가능하다. 따라서 수소를 저비용으로 생산할 수 있다고 연구진은 덧붙였다.

 이번 연구는 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 온라인판에 게재됐다.방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr

   
저렴하면서도 효율성 높은 수전해 촉매를 개발한 울산대학교 화학공학부 정진석(왼쪽)^최원묵(오른쪽 뒤) 교수팀. 울산대 제공
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