인하대 백성현 교수 연구팀, 다기능성 전극촉매 개발

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인하대 제공.

인하대는 백성현 화학·화학공학 융합학과 교수 연구팀이 아연·공기 이차전지와 음이온 교환막 연료전지의 상용화 가능성을 높일 수 있는 다기능성 전극촉매를 개발했다고 24일 밝혔다.

아연·공기 이차전지는 아연과 산소가 각각 음극과 양극에서 화학 반응을 일으켜 전기를 만드는 것으로, 리튬이온배터리를 대체할 수 있는 차세대 배터리로 주목받고 있다. 또 음이온 교환막 연료전지는 기체 연료의 촉매반응을 이용해 전기를 생산하는 것으로, 수소 에너지 전환의 해결책으로 꼽히고 있다.

하지만 두 전지는 공기극에서 일어나는 산소 환원 반응, 발생 반응 속도가 느려 전지 성능을 저하시키는 주요 원인으로 작용한다. 이를 보완하기 위해 사용되고 있는 촉매는 대부분 비싼 귀금속으로 만들기 때문에 상용화를 위해선 비교적 저렴한 비귀금속 기반의 촉매 개발이 필요했다.

이에 연구팀은 비귀금속을 기반으로 한 다양한 전극 촉매를 합성하는 데 성공했다. 개발한 촉매는 산소 환원 반응과 발생 반응에서 뛰어난 안정성을 보였다. 연구팀은 연구 성과를 인정받아 최근 화학분야 세계적 학술지인 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지’ 등 다양한 국제 저명 학술지에 관련 논문이 게재되기도 했다.

이번 연구는 인하대 화학공학과 성해민, 손유진, 고다솔 석사과정생과 민경석 석·박사 통합과정생이 참여했고, 백 교수가 지도를 맡았다.

백 교수는 “독특한 탄소 구조와 구조결함 테크닉을 도입해 전기화학적 활성점들의 효율을 극대화시킨 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “전기화학 촉매 제조법은 아연·공기 이차전지, 연료전지와 더불어 다양한 에너지 변환과 저장장치에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.