SOFC용 연료극 소재 개발
물만 최종 배출 친환경적
‘천연가스 연료전지’의 상용화가 눈앞에 다가왔다. 수소대신 탄화수소를 바로 써도 장기간 성능이 유지되는 전극 물질을 개발한 덕분이다. 이 물질이 연료전지 작동 환경에서 내부 전이금속을 꺼내 또 다른 촉매로 사용한다는 점에서도 주목된다.
UNIST 에너지 및 화학공학부의 김건태 교수팀은 숙명여대 신지영 교수, 서울시립대 한정우 교수, 원광대 주용완 교수, UNIST 정후영 교수와 공동으로 새로운 형태의 고체산화물 연료전지(SOFC·Solid Oxide Fuel Cell)용 연료극 소재를 개발해 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 28일자에 발표했다.
SOFC는 수소(연료)를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 장치다. 반응후에는 물만 배출해 친환경적이며, 다른 신재생에너지에 비해 발전단가가 저렴하다. 배출 열까지 활용하면 발전 효율은 90% 이상으로 높아 차세대 에너지 생산기술로 주목받고 있다. 그러나 연료로 쓰일 수소 확보와 오랫동안 안정적으로 쓸 수 있는 전극 소재 개발이 이뤄지지 않아 상용화가 더뎠다.
김건태 교수팀은 SOFC의 연료로 천연가스나 LPG 같은 탄화수소를 직접 쓰는 연료극 물질(촉매)을 개발해 수소 확보 문제를 해결했다. 이 촉매를 적용한 SOFC는 탄화수소를 수소로 전환하는 과정 없이 연료전지를 작동시킬 수 있다. 또 SOFC에 탄화수소를 직접 쓰면서 생기는 성능 저하를 막을 방법도 찾았다.
연료극 물질로 쓰이는 이중층 페로브스카이트 내부에서 전이금속을 꺼내 촉매로 사용한 것이다.
김건태 교수는 “이번에 개발한 이중층 페로브스카이트 구조의 물질을 이용하면 탄화수소를 직접 사용해도 장기간 안정적으로 전기를 생산할 수 있다”고 설명했다. 이형중기자