탄화수소 써도 장기간 성능 유지 전극 물질 개발돼
[에너지신문] 수소 대신 탄화수소를 바로 써도 장기간 성능이 유지되는 전극 물질이 개발돼 천연가스 연료전지 상용화가 앞당겨질 전망이다.
유니스트(UNIST, 총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 김건태 교수팀은 숙명여대 신지영, 서울시립대 한정우, 원광대 주용완, UNIST 정후영 교수와 공동으로 새로운 형태의 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)용 연료극 소재를 선보였다.
SOFC는 수소(연료)를 공기 중 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 장치로 반응 후에는 물만 배출해 친환경적이다. 다른 신재생에너지와 비교했을 때 발전단가가 싸고, 배출 열까지 활용하면 발전 효율은 90% 이상으로 높아 차세대 에너지 생산기술로 주목받고 있다.
하지만 연료로 쓰일 수소 확보와 오랫동안 안정적으로 쓸 수 있는 전극 소재 개발이 이뤄지지 않아 그동안 상용화가 더뎠다.
김 교수팀은 SOFC의 연료로 천연가스나 LPG 같은 탄화수소를 직접 쓰는 연료극 물질(촉매)을 개발해 수소 확보 문제를 해결했다. 이 촉매를 적용한 SOFC는 탄화수소를 수소로 전환하는 과정 없이 연료전지를 작동시킬 수 있다. 여기에 SOFC에 탄화수소를 직접 쓰면서 생기는 성능 저하를 막을 방법도 찾았다. 연료극 물질로 쓰이는 이중층 페로브스카이트 내부에서 전이금속을 꺼내 촉매로 사용했다.
김 교수팀은 "탄화수소를 직접 사용해 연료전지를 작동시키면 반응하고 남은 탄소나 황이 쌓이면서 촉매(연료극)의 성능이 떨어질 수 있다"며 "이번에 개발한 이중층 페로브스카이트 구조의 물질을 이용하면 탄화수소를 직접 사용해도 장기간 안정적으로 전기를 생산할 수 있다"고 설명했다.