울산대학교(총장 오연천)는 화학공학부 정진석·최원묵 교수팀(사진)이 탄소만으로 이루어진 그래핀 재료를 이용해 수소와 산소를 동시에 생산할 수 있는 다기능성 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다. 개발된 촉매는 탄소로만 이뤄져 저렴한 생산 비용과 단순한 생산 공정을 통해 대량생산이 가능하며 수소를 저비용으로 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

수소 생산 방법 가운데 물을 전기분해해 수소와 산소를 얻는 수전해 방식은 친환경인데다 고순도의 수소를 생산할 수 있는 장점이 있지만 물 분해를 위한 귀금속 촉매가 고가와 낮은 안정성으로 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

개발된 촉매는 3차원 그래핀 구조체에 붕소로 도핑된 그래핀 양자점(나노미터 크기의 반도체 입자)이 결합된 복합체다. 단 한 번의 수열반응을 통해 제조할 수 있는 장점이 있다.

이 물질은 산소환원·산소발생·수소발생 등 3가지 전기화학 반응에 우수한 촉매 활성을 보였고, 뛰어난 전기 전도도와 넓은 표면적으로 촉매 특성을 높였다. 또 오랜 시간 촉매특성이 유지되는 뛰어난 안정성을 보여 개발된 촉매를 수전해 전극에 활용하면 기존 귀금속 촉매에 비해 우수한 활성과 안정성으로 수소발생과 산소발생 특성이 나타난다.

교수팀은 개발된 촉매의 다기능성 촉매 활성을 활용해 아연-공기 이차전지의 공기전극으로도 적용해 우수한 전지 특성도 확인했다.

이번 연구는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 지난달 27일 온라인 판에 게재됐다. 김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr

 

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