KAIST 신소재공학과 정우철 교수 연구팀
어드밴스드 에너지 머티리얼즈 7월 5일자 표지
[대전=일요신문] 육군영 기자 = KAIST 신소재공학과 정우철 교수 연구팀이 5분 이내의 산화물 코팅만으로 연료전지의 수명과 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전극 코팅 기술을 개발했다.
연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치로 특히 고체산화물 연료전지는 다른 연료전지에 비해 발전효율이 높고 값비싼 수소 이외에 다양한 연료를 직접 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그러나 고체산화물 연료전지를 구동하기 위해서는 700℃ 이상의 높은 작동온도로 인한 소재 및 시스템 비용의 증가, 장시간 구동 시 성능 저하 등의 문제가 있어 상용화를 위해서는 전극 성능을 향상과 동시에 장시간 열적 내구성을 지니는 전극이 필요하다.
코팅된 (Pr,Ce)O2-δ 나노구조체 유무에 따른 전극성능 변화
연구팀은 매우 간단한 전기화학도금법을 이용하여 전자와 산소이온 모두에 대한 높은 전도성과 산소환원 반응에 대한 뛰어난 촉매 특성을 가진 ‘프라세오디뮴이 도핑된 세리아((Pr,Ce)O2-δ)라는 새로운 코팅 소재를 사용하는 것으로 기존의 1천 배 이상의 성능을 향상시켰다.
뿐만아니라 연구팀은 백금을 전혀 사용하지 않고 (Pr,Ce)O2-δ의 나노구조화를 제어하는 것만으로도 고성능의 박막형 고체산화물연료전지 공기극을 구현하는데 성공했다.
정우철 교수와 제1저자 서한길 박사과정
정 교수는“이번 연구에서 사용된 전극 코팅 기술은 쉽고 대량생산이 가능한 전기화학도금을 활용했기 때문에 그 기술적 가치가 매우 뛰어나다”며 “향후 박막형 고체산화물연료전지의 백금 전극을 대체할 수 있어 가격 저감을 통한 시장경쟁력 제고가 기대된다.”고 말했다.
이번 연구는 세계적인 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 7월 5일자 표지 논문(Inside Front Cover)에 게재됐다. (논문명 : Exceptionally Enhanced Electrode Activity of (Pr,Ce)O2-δ-Based Cathodes for Thin-Film Solid Oxide Fuel Cells, 박막 고체산화물연료전지용 (Pr,Ce)O2-δ 기반 공기극의 향상된 전극 활성)
ilyo08@ilyo.co.kr