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UNIST 김건태 교수 연구팀, 안정성 높은 금속-유기물 복합촉매 개발
UNIST 김건태 교수 연구팀, 안정성 높은 금속-유기물 복합촉매 개발
  • 교수신문
  • 승인 2019.06.03 14:39
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자비드 무하마드 박사, 김창민·김정원·권오훈 연구원, 김건태 교수(왼쪽부터).
자비드 무하마드 박사, 김창민·김정원·권오훈 연구원, 김건태 교수(왼쪽부터).

 

‘금속-공기전지’ 성능을 높일 수 있는 복합촉매가 개발됐다. 복합촉매 개발 위한 새로운 지침을 제시했다는 평가다. 차세대 전기차 배터리 후보인 ‘금속-공기전지(Metal-Air Battery)’의 안정성과 효율성을 동시에 만족시키고 있어서다.
울산과학기술원(UNIST)은 김건태 교수(에너지 및 화학공학부) 연구팀이 금속-공기전지의 성능을 높일 새로운 ‘복합촉매(NP Co₃O₄/Fe@C₂N)’를 개발했다고 지난 29일 밝혔다. UNIST에 따르면 연구팀은 서로 다른 특성을 가진 두 금속 코발트와 철을 안정적으로 묶어 시너지 효과를 얻었다. 현상 원리까지 분석해 다양한 분야로 활용할 가능성도 제시했다.
촉매는 금속-공기전지 충·방전 시 공기극에서 반응이 원활하게 진행되도록 도와 상용화에 중요한 부분으로 꼽혔다. 주로 백금(Pt), 산화이리듐(IrO₂) 등 귀금속 계열 촉매가 성능이 뛰어나지만 비싼 가격과 낮은 내구성 탓에 대규모 응용이 어려웠다. 연구팀은 문제 해결을 위해 ‘코발트 산화물(Co₃O₄)’과 ‘철을 포함한 2차원 유기고분자 (Fe@C₂N)’로 복합촉매를 만들었다. 복합촉매는 수열합성(Hydrothermal synthesis)을 통해 유기고분자(C₂N)이 이루는 그물망 위에 코발트 산화물(Co₃O₄)이 올라간 형태다. 그 결과 질소(N) 원소와 코발트 산화물 사이에 결합이 형성돼 촉매의 안정성이 높아졌다. 또 산소환원반응(ORR)과 산소발생반응(OER) 양쪽에서 효율이 높아졌다.
1저자인 김정원 연구원은 “코발트 산화물과 유기고분자 C₂N에서 시너지 효과가 나타나 산소발생반응에서도 우수한 효율을 나타냈다”며 “앞으로 더 효율적인 금속 산화물-유기고분자 촉매를 설계할 수 있을 것”이라고 설명했다.


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