수소전기차의 연료전지 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 합금촉매가 개발됐다.

22일 광주과학기술원(GIST)은 산성 조건에서 백금과 유사한 활성을 갖는 `이리듐-류테늄 합금 촉매` 개발에 성공했다고 밝혔다. 이를 통해 수소전기차 연료전지 음극의 역전압 현상에 대한 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 됐다. 역전압 현상은 연료전지의 양극 전압이 높아야 하는데 수소 연료가 부족할 때 음극 전압이 높아지며 양쪽 전극의 전압이 역전되는 현상이다. 역전압 현상이 발생하면 높은 전압에 의해 부식이 진행돼 촉매 안정성이 크게 감소할 수 있다. 이번에 개발된 이리듐-루테늄 합금 촉매는 향후 연료전지에서 백금을 대체할 수 있을 것으로 기대받고 있다. 이리듐-루테늄 합금 촉매는 연료전지 음극에 적용됐을 때 백금과 동일한 성능을 보이고 음극 내구성을 크게 향상시켰기 때문이다. 주로 연료전지에 많이 사용되는 백금은 가격이 비싸고 안정성이 떨어진다는 단점이 있었다.
 연구팀이 개발한 합금 촉매는 수소 연료가 부족해도 산소 발생과 탄소 부식을 억제하고 음극의 역전압 현상을 막아 백금 소재보다 높은 내구성을 보였다. 음극 역전압 내구성 평가에서 10분 이하의 짧은 시간만 버티는 백금 촉매에 비해 합금 촉매는 약 175배 향상된 7시간 이상을 버티는 것으로 확인됐다.

이번 연구를 주도한 박찬호 GIST 교수는 "이번 연구성과는 이리듐-루테늄 합금 촉매를 산성 조건에서 합성하여 단위 전지에서 성능과 음극의 내구성을 확보하였다는 데 가장 큰 의의가 있다"면서 "향후 이리듐-루테늄 촉매의 산화 문제에 대한 해결책을 고민하여 내구성이 높게 요구되는 수소 전기 상용차에 적용될 수 있기를 기대한다"고 말했다. 한편 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지인 `저널 오브 매터리얼 사이언스 앤 테크놀리지(Journal of Materials Science & Technology)`에 지난달 21일 온라인판에 게재됐다.

[이종화 기자]
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