한국과학기술원(KAIST)은 정우철 신소재공학과 교수 연구팀이 5분 이내 산화물 코팅만으로 연료전지 수명과 성능을 획기적으로 높이는 전극 코팅 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

연료전지는 대기오염 물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치다.

그러나 700도 이상 높은 작동온도가 필요해 소재·시스템 비용이 많이 든다. 장시간 구동할 때 성능 저하 문제를 일으키기도 한다.

KAIST 연구팀은 공기 극(연료전지 양극 중 하나)으로 사용하는 백금 박막의 산소환원반응 활성점을 극대화했다.

그러면서 백금 전극이 고온에서 응집되는 현상을 막기 위한 산화물 코팅 기술을 만들었다.

'프라세오디뮴이 도핑된 세리아'라는 새로운 코팅 소재를 전기화학 도금을 통해 백금 표면에 코팅하는 데 성공한 게 핵심이다

이를 통해 기존 백금 박막 전극과 비교하면 1천 배 이상 성능을 높였다.

프라세오디뮴이 도핑된 세리아는 높은 전도성과 뛰어난 산소환원반응 촉매 특성을 가진 것으로 알려졌다.

코팅에 걸리는 시간은 5분 안팎이라고 연구팀은 전했다.

연구팀은 아울러 백금을 전혀 사용하지 않고 프라세오디뮴이 도핑된 세리아 나노 구조화를 제어하는 것만으로도 고성능 박막형 고체산화물연료전지 공기극을 구현했다고 덧붙였다.

정우철 교수는 "쉽고 대량 생산이 가능한 전기화학 도금을 활용했기 때문에 기술적 가치가 뛰어나다"며 "박막형 고체산화물 연료전지의 백금 전극을 대체할 수 있어서 가격 저감을 통한 시장경쟁력 제고가 기대된다"고 말했다.

연구는 한국에너지기술평가원과 한국전력공사 지원을 받아 수행했다.

서한길 박사과정이 1 저자로 참여한 연구 논문은 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 7월 5일 자 표지에 실렸다.