디카페인의 비밀로 '수소전지' 수명 늘린다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 커피의 카페인을 제거하는 기술로 수소 연료전지의 수명을 늘리는 기술을 개발했다.

한국연구재단은 조용훈 강원대학교 에너지공학부 교수, 이창현 단국대학교 교수, 성영은 서울대학교 IBS 나노입자연구단 연구팀교수가 초임계유체 상태의 아이오노머를 적용해 수소 연료전지의 수명을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

초임계유체 아이오노머로 수소 연료전지 기능 향상

수소 연료전지 기본 구조 및 초임계 조건에서 개발된 전극 소재 모식도

연구팀은 초임계 유체 상태의 아이오노머를 활용해 수소 연료전지의 성능을 높였다.

초임계 유체 상태는 밀도는 액체에 가깝지만, 점도는 기체에 가까운 성질을 말한다. 커피에서 카페인을 제거할 때 초임계유체 상태의 이산화탄소를 활용한다. 의약품이나 화장품의 향료에서 원하지 않는 물질을 고순도로 추출할때 사용하기도 한다.

연구팀은 수소와 산소 반응을 일으켜 전기를 얻는 수소 연료전지에서 수소 이온을 촉매 내부로 전달하는 아이오노머를 고온·고압 처리해 초임계 유체 상태로 만들었다. 아이오노머의 평균입자 크기가 25분의 1로 줄어들면서 수소 이온의 전도성이 크게 향상됐다. 기체 같은 점도로 빠르게 확산되고 액체 같은 밀도로 용해력이 높아진 것이다. 연구팀은 초임계유체 상태의 아이오노머는 기존 아아이오노머보다 최대 1.83배 빠르게 촉매로 전도됐다고 밝혔다.

수소 연료전지 내구성도 향상

연구팀은 실제 수소 연료전지에 이를 적용하기도 했다. 이 결과 전극내 분산성이 개선됐으며 내구성도 6배나 향상돼 향후 연료전지 시스템 교체주기를 연장시키는 기술로 활용될 수 있을 것으로 예상했다.

연구팀은 "이 기술을 통해 균일한 성질을 가진 아이오노머를 대량 생산할 수 있게 돼, 아이오노머의 생산 비용을 크게 낮출 수 있다"며 "이 기술은 현재 상용화된 수소 연료전지 자동차, 연료전지 발전설비에 적용할 수 있다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기후변화 대응 기술개발사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구의 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시즈에 1일자로 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr