[가스신문=최인영 기자] 수소연료전지 전극 촉매의 가격경쟁력을 높일 수 있는 ‘백금·마그네슘 합금 촉매’ 기술을 국내 연구진이 개발했다.

대구경북과학기술원(DGIST, 총장 국양) 에너지공학전공 유종성 교수 연구팀은 지난 24일 백금 연료전지 촉매보다 안정과 생산성을 높인 합성법을 개발했다고 밝혔다.

수소연료전지는 주로 백금을 전극 촉매로 사용하고 있는데 높은 가격과 낮은 안정성으로 인해 대량생산을 하기 어려운 실정이다. 특히 백금은 전체 연료전지 가격의 40% 이상을 차지하고 있어 현재 각국에서는 백금 함량은 낮추면서 성능은 높일 수 있는 촉매제에 대해 다양한 연구를 하고 있다.

유종성 교수 연구팀은 지각 내 풍부하게 존재하는 알칼리토금속인 마그네슘에 주목했다. 마그네슘의 낮은 녹는점과 전자구조적 특성에 주목한 연구팀은 마그네슘을 백금과 결합하면 높은 안정성을 지닌 합금촉매를 제작할 수 있을 것이라 판단한 것이다.

연구팀은 마그네슘이 쉽게 산화되는 특성을 고려해 마그네슘 금속을 전구체로 사용하는 합성법을 고안했다. 먼저 촉매의 반응성을 높이기 위해 백금염을 고정물질로 담은 탄소담지체와 마그네슘 금속 파우더를 섞은 후 수소·아르곤 혼합가스에서 650℃의 고온으로 열처리한다. 열처리 과정에서 마그네슘 금속이 녹아 백금염과 혼합되면서 백금·마그네슘 합금 촉매를 완성시킨다.

완성된 백금·마그네슘 합금 촉매로 연료전지의 전기화학적 반응을 분석한 결과 합금 촉매의 발전성능을 나타내는 단위질량당 활성도는 0.43A/㎎이다. 기존 백금 촉매 활성도인 0.16A/㎎보다 약 2.7배 향상된 셈이다. 미국 에너지부(Department of Energy)의 연료전지 안정성평가에서도 기존 백금 촉매 대비 1.5배 더 안정적인 것을 확인했다.

유종성 DGIST 교수는 “백금·마그네슘 합금 촉매는 값비싼 백금의 함량은 줄이면서도 활성도와 안정성은 높인 기술”이라면서 “촉매합성법도 간단하기 때문에 연료전지 대량생산에도 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.