고체 연료 전지의 성능의 4 배 상승했다 – 파이낸셜 뉴스

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 수소 자동차와 차세대 연료 전지 발전기에 사용되는 연료 전지의 성능 향상 기술을 개발했다. 이 기술을 이용한 연료 전지는 매우 적은 백금에서도 전기와 수소의 생산 성능이 3 ~ 4 배 증가했다고 연구팀은 설명했다.

한국 과학 기술 연구원 (KIST)은 에너지 재료 연구팀 윤 한경 준 박사 팀이 한양대 이윤정 교수와의 공동 연구에서 고체 산화물 연료 전지에 대한 단일 원자 촉매를 개발했다고 13 일 분명히했다.

이 촉매를 이용한 연료 전지의 실험 결과 700 ℃ 이상에서 500 시간 이상 안정적으로 동작하고 전극 반응 속도가 10 배 이상 높아졌다.

고온에서도 연료 전지 반응을 안정적으로 촉진시키는 물질을 원자 단위로 반응하도록했다. 연구팀은 “지금까지의 전기 화학 소자의 전극 내부에서의 단일 원자 촉매가 합성 될 수있는 기술은보고되어 있지 않다”고 말했다.

고체 산화물 연료 전지는 세라믹 전류가 이동하는 전해질로 사용한다. 따라서 700 ℃ 이상의 고온에서 동작 가능하며, 연료 전지 중에서 가장 높은 효율을 낼 수있다. 또한 전기 생산시에 나오는 수증기를 분해하고 다시 수소를 만들어 낼 수도있다.

이러한 장점에도 불구하고, 연료 전지의 촉매로 사용되는 백금은 고온에서 쉽게 뭉쳐 효율이 저하되고, 한정된 매장량과 높은 가격에도 단점이다.

연구팀은 이러한 단점을 보완하기 위해 백금 원자와 산화 세륨 나노 입자를 강하게 결합시켰다. 백금 원자 하나 하나가 산화 세륨 나노 입자의 표면에 약 1nm (10 억분의 1m) 간격으로 균일하게 분산시켰다.

이 기술은 모든 백금 원자의 반응에 원활하게 참여할 수있게 된 것이 가장 큰 특징이다. 결국, 백금의 사용량을 최소화하면서도, 전극 반응 속도를 높인 것이다.

이 촉매는 백금 및 세륨 이온이 녹아있는 용액을 연료 전지의 전극의 내부에 주입 한 후, 연료 전지가 고온에서 작동하는 동안 촉매가 합성되도록했다. 연구팀은 별도 추가 장비 없이도 쉽게 전극에 주입 할 수 있으며, 기존의 연료 전지에도 쉽게 적용될 수 있다고 설명했다.

이번 연구 결과는 ‘에너지와 환경 과학’최신호에 게재되었다.

한편 ‘3 차 전지’라고 불리는 연료 전지는 충전이 필요한 배터리 (이차 전지)와 달리 수소와 산소의 화학 반응으로 직접 전기를 생산하는 친환경 발전 시스템이다. 연료 전지는 작동 온도와 전해질에 따라 다양한 종류가있다. 이 가운데 세계적으로 연구가 가장 활발한 지역 중 하나가 세라믹을 전해질로 사용하는 고체 산화물 연료 전지이다.

[email protected] 김만기 기자

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