화학과 김수민 교수 연구팀, 고효율 수소 생산 전기촉매 개발
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2024-07-19
화학과 김수민 교수 연구팀이 고효율 수소 생산을 위한 산소-수소 발생 반응에 모두 효율적인 전기촉매를 개발했다.
연구팀은 기존 상업적 촉매인 Raney Ni(알루미늄-니켈 합금)가 낮은 전압으로 인해 높은 전류밀도*를 달성하지 못하고, Pt(백금) 기반 촉매와 Ru/IR(루테늄/이리듐) 기반 산화물은 높은 비용과 불안정성으로 산업적 적용에 한계가 있다는 문제를 지적했다.
*전류밀도(Current density): 단위 면적당 흐르는 전류의 양, 동일한 전압에서 높은 전류밀도를 달성할 수록 효율적인 촉매.
연구팀은 세 가지 화합물로 구성된 이종구조 전기촉매를 수열합성법**으로 제조하고, 이를 통해 산업 조건(80°C, 6M KOH)과 2000 mA cm⁻²의 전류 밀도에서 낮은 과전압***으로 높은 수소 생산 효율을 달성했다. 이 촉매는 상업용 촉매(Pt/C) 및 RuO2 촉매를 능가하는 성능을 나타내며 귀금속 의존도를 크게 줄일 수 있는 잠재력을 보여줬다.
**수열합성법(Hydrothermal method): 고온 고압의 수용액에서 물질을 합성하는 방법.
***과전압(Overpotential): 반응이 실제로 일어나기 위해 이론적인 반응 전압 외 필요한 추가적인 전압.
이번 연구는 성균관대 에너지과학과 김기강 교수 연구팀과 함께 진행했고, 김수민 교수팀 권지수(석사 졸업) 학생이 공동 1저자로, 이지호(석사 졸업), 홍소현(박사과정) 학생이 공동저자로 참여했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 나노 에너지(Nano Energy, IF=16.8, JCR 5.4%)에 5월 27일자로 게재됐다. 논문명: A robust and highly active bimetallic phosphide/oxide heterostructure electrocatalyst for efficient industrial-scale hydrogen production
김수민 교수는 “이번 연구는 비용 효율적인 산업 규모의 수소 생산을 위한 혁신적인 솔루션을 제시하며, 향후 친환경 에너지 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”며 “높은 내구성과 효율적인 성능으로 인해 재생 가능한 에너지원과의 연계가 가능해 지속 가능한 수소 경제 구축에 기여할 것”이라고 밝혔다.