에너지연, 나노샌드위치 구조로 연료전지 촉매 내구성 해결

뉴스1 제공 2021.03.10 12:06
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박테리아 셀룰로오스 고부가가치 활용 기술 개발

나노샌드위치 촉매 합성 방법(에너지연 제공) © 뉴스1나노샌드위치 촉매 합성 방법(에너지연 제공) © 뉴스1


(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 국내 연구진이 연료전지에 사용되는 백금 촉매의 성능과 내구성을 향상시킨 나노샌드위치 구조 형태의 새로운 촉매구조를 개발했다.



한국에너지기술연구원(에너지연)은 에너지소재연구실 김희연 박사 연구진이 박테리아 셀룰로오스를 원료로 표면적과 전기전도도가 우수한 탄소를 제조하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

연구팀은 기존 연료전지용 촉매의 단점을 극복하기 위해 새로운 나노샌드위치 구조의 촉매를 제시했다.



즉, 탄화된 박테리아 셀룰로오스를 촉매지지체로 사용했다.

이어 이 표면에 화학기상증착법을 사용해 백금 나노입자를 고분산 담지한 후 다공성 그래핀 덮개를 적용하는 새로운 나노샌드위치형 촉매구조를 합성했다.

그 결과, 나노샌드위치형 백금 촉매는 Δ셀룰로오스 지지체의 우수한 전기적, 내화학적 특성 Δ그래핀 덮개의 촉매입자 부식, 탈락, 응집을 방지하는 효과 등으로 기존 상용 촉매에 비해 내구성이 220% 이상 향상됐다.


연구진이 개발한 나노샌드위치형 촉매는 박테리아 셀룰로오스 탄화체의 초박형 구조로 인해 초박막 전극의 제조에 유용하다.

또, 전기화학적 수소생산 등 다양한 전기화학반응에 효과적으로 적용할 수 있다.

특히, 박테리아 셀룰로오스를 원료로 하는 다공성 나노탄소는 기존 탄소소재인 카본블랙, 활성탄소의 합성 공정보다 현저히 낮은 온도에서 합성이 용이하다.

이에 따라 기존의 탄소소재를 효과적으로 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 ‘ACS Applied Energy Materials’ 2월22일자 표지 논문으로 게재됐다.

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