손지원 박사팀의 안 캠 티유 연구원이 중저온에서 작동하는 고성능 세라믹 연료전지를 제작하고 있다. (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아
손지원 박사팀의 안 캠 티유 연구원이 중저온에서 작동하는 고성능 세라믹 연료전지를 제작하고 있다. (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 김동수 기자] 휴대가 용이한 부탄가스도 연료로 사용할 수 있는 고성능 세라믹 연료전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

고온의 작동조건 탓에 대형 발전용으로만 활용 가능했던 세라믹 연료전지가 앞으로는 전기차·드론·로봇 등 소형 이동수단에도 이용될 것으로 보인다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 에너지소재연구단 손지원 박사팀이 600°C 이하의 중저온 영역에서 작동하는 고성능 박막 기반 세라믹 연료전지 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 

연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치다. 이 중 세라믹 연료전지는 고가의 백금 촉매를 사용하지 않고 니켈과 같은 저렴한 촉매를 사용할 수 있는 연료전지다.

하지만 통상 800°C 이상의 고온에서 작동해 비싼 소재와 제조 기술이 필요하다. 또한 시동-정지-재가동 시간이 오래 걸려 대형 발전용 외의 활용이 어려웠다.

손지원 박사팀은 전해질과 접하고 있는 연료극의 최근접부위에 연료를 보다 쉽게 변환할 수 있는 고성능 2차 촉매를 박막공정으로 삽입하는 방법으로 해당 문제를 해결했다.

연구진은 저온에서 뛰어나 촉매활성을 가진 팔라듐(Pd)과 루테늄(Ru), 구리(Cu) 등 2차 촉매를 나노구조 연료극 내에 삽입하는 데 성공했다. 또한 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 부탄 연료를 사용해 중저온 작동온도 영역인 500~600℃에서 박막기반 세라믹 연료전지의 고성능 구동을 확인했다. 

손지원 박사는 “그간 발전용으로만 여겨진 세라믹 연료전지를 보다 낮은 온도에서 휴대용 연료로 작동할 수 있도록 해 다양한 수송 및 이동용 연료전지로 응용할 가능성을 확인했다”고 말했다. 

연구결과는 국제학술지 ‘응용촉매 B-환경(Applied Catalysis B – Environmenta)l’ 4월호에 게재됐다.

손지원 박사팀에서 개발한 중저온에서 작동하는 고성능 세라믹 연료전지. (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아
손지원 박사팀에서 개발한 중저온에서 작동하는 고성능 세라믹 연료전지. (한국과학기술연구원 제공)/그린포스트코리아

 

kds0327@greenpost.kr

저작권자 © 그린포스트코리아 무단전재 및 재배포 금지