국내 대학 공동연구팀이 수소연료전지의 효율과 수명을 크게 높일 수 있는 차세대 촉매를 개발했다.

고려대 화학과 이광렬 교수 연구팀은 성균관대 화학공학과 이상욱 교수 연구팀과 공동으로 이차원 백금 텔루라이드(PtTe₂) 기반의 고성능 촉매를 개발했다고 5일 밝혔다.

수소연료전지는 수소와 산소의 반응으로 전기를 생산하는 친환경 에너지 기술이다. 하지만 핵심 반응인 산소환원반응의 속도가 느리고 장시간 사용 시 촉매 성능이 떨어지는 문제가 있어 고효율·고내구성 촉매 개발이 과제로 꼽혀 왔다.

연구팀은 백금과 텔루륨으로 구성된 초박막 백금 텔루라이드 나노시트의 성장 과정을 정밀하게 제어해 산소환원반응에 최적화된 원자 배열과 전자구조를 구현했다.

개발된 촉매는 기존 백금 합금 촉매보다 8배 높은 활성도를 보였으며, 5만 회 구동 시험에서도 성능 저하가 거의 나타나지 않아 우수한 내구성을 입증했다.

연구팀은 이번 성과가 수소전기차와 차세대 분산형 전원 시스템의 핵심 부품인 연료전지 성능 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이광렬 교수는 “단순한 조성 변경을 넘어 결정 성장과 전자구조를 함께 제어한 새로운 촉매 설계 전략을 제시했다”며 “수소연료전지용 고성능·고내구성 촉매 개발의 새로운 방향이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’에 게재됐다. 연구는 한국연구재단 지원을 받아 수행됐다.