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 | | KIST 연구진이 개발한 중저온에서 작동하는 고성능 세라믹 연료전지. 부탄가스 같은 휴대용 연료를 사용할 수 있다. 사진제공=KIST |
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부탄가스를 연료전지로 쓸 수 있도록 하는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 이에 따라 전기차와 로봇, 드론 등 소형 이동수단으로 세라믹 연료전지 활용 범위가 확대될 것으로 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST)은 에너지소재연구단 손지원 박사팀이 섭씨 600도 이하 중저온 영역에서 작동하는 고성능 박막 기반 세라믹 연료전지 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
세라믹 연료전지는 보통 섭씨 800도가 넘는 고온에서 작동하는 것이 특징이다. 이에 니켈처럼 값싼 촉매와 LPG와 LNG 같은 다양한 연료를 쓸 수 있다는 장점이 있다. 하지만 고온 조건 때문에 소재와 제조 기술에 높은 비용이 들어간다는 단점이 발생한다.
이에 세계적으로 온도를 낮추면서도 성능 손실이 없는 박막을 이용한 세라믹 연료전지 연구가 활발하다. 문제는 온도를 낮추면 다양한 연료를 사용하는 세라믹 연료전지의 장점이 사라진다는 것이다. 온도가 낮아지면 니켈 촉매 성능이 기하급수적으로 떨어진다.
연구진은 이 문제를 팔라듐과 루테늄, 구리 등 고성능 2차 촉매를 박막공정에 삽입하는 방법으로 해결했다. 박막층을 교차로 증착해 나노구조 특성은 그대로 유지하면서 2차 촉매가 균일하게 분포할 수 있도록 최적화했다.
이를 통해 손쉽게 구할 수 있는 부탄가스를 사용해 중저온 작동온도 영역인 섭씨 500~600도에서 새로 개발한 세라믹 연료전지가 고성능으로 작동하는 것을 확인했다.
손지원 박사는 “저온에서 작동하는 세라믹 연료전지의 다양한 연료 사용 가능성을 확인했다”며 “발전용으로만 여겨진 세라믹 연료전지를 다양한 이동용 연료전지로 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.
이 연구 결과는 국제학술지 ‘응용 촉매 B환경(Applied Catalysis B- Environmental)’ 4월호에 게재됐다.
