
UNIST, 철·루테늄 역할 분담 수전해 촉매 개발
UNIST 백종범·권영국 교수와 고려대 곽상규 교수 공동연구팀은 철 원자가 물 분자에서 수소 원자를 떼어내고 루테늄 입자가 이를 결합해 수소 기체로 내보내는 이중 활성점 수전해 촉매를 개발했다고 21일 밝혔다. 전극 면적 1㎠당 10mA 조건에서 과전압은 13.8mV로, 상용 백금 촉매의 29.4mV보다 낮았으며 루테늄 함량은 촉매 무게의 2%였고 귀금속 무게당 활성은 백금 촉매의 6배를 넘었다. 음이온교환막(AEM) 수전해 셀에 적용한 결과 1.66V에서 1.0A/㎠의 전류밀도를 달성했고, 같은 조건에서 백금 촉매는 1.93V가 필요했으며 1,100시간 이상 연속 운전에서도 성능 저하가 거의 없었다. 제조는 흑연 가루와 질소 기체를 쇠구슬과 함께 밀폐 용기에서 고속 회전시킨 뒤 루테늄을 담지하는 볼밀링 방식으로, 별도 철 원료나 용매 없이 한 번에 10g 이상 제조가 가능하다고 연구팀은 설명했다. 과학기술정보통신부·한국연구재단과 알칼라인 수전해 국가수소중점연구실의 지원을 받은 이 연구는 'Advanced Materials'에 9월 10일 온라인 공개됐다.
백금 사용량을 줄이면서 알칼라인 수전해의 병목인 볼머 단계를 가속한 결과로, 그린수소 생산의 전력 소모와 촉매 비용 측면에서 참고할 연구 성과다. 10g 이상 제조와 1,100시간 운전 데이터가 함께 제시됐다.












