KIST-KAIST, 초미세 인쇄기술로 나노구조 전극 개발

관리자
2021-08-08
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KIST-KAIST, 초미세 인쇄기술로 나노구조 전극 개발


"다양한 전기화학분야에 응용가능…수소전지 부식 해결"


KIST 김진영 박사 연구팀이 개발한 철골구조와 비슷한 형태의 멀티스케일 백금 나노 아키텍처 전극의 모식도. KIST 제공국내 연구진이 초미세 인쇄 기술을 활용해 수소연료전지의 수명을 늘릴 수 있는 백금 나노구조 전극을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 김진영 박사(교신저자)와 물질구조제어연구센터 김종민 박사(제1저자)가 한국과학기술원(KAIST) 정연식 교수(교신저자)와의 공동연구로 연료전지 부식 문제를 해결할 새로운 형태의 백금 나노 구조 전극을 개발했다고 8일 밝혔다.

수소연료전지의 촉매로 사용되는 백금은 나노미터(nm) 크기일 때 서로 달라붙는 성질이 있어 안정적이지 못하다. 이 때문에 단독으로 촉매 소재로 활용이 불가능하다.

현재 상용화된 촉매는 2~5nm 크기의 백금 나노입자를 탄소 입자 위에 붙여 안정화하는데, 탄소 입자는 연료 전지를 반복적으로 구동하는 과정에서 부식이 발생해 사라지고 연료 전지의 성능은 저하된다.

연구진은 탄소 입자를 쓰지 않는 안정적인 백금 촉매를 만들기 위해 도장을 찍는 것과 같은 간단한 초미세 나노 인쇄 공정을 반복해 백금 구조물을 적층했다.

이 공정을 거쳐 개발된 전극은 철골 건축물과 같이 구조물 사이에 공간이 생겼고 두께는 기존의 10분 1 이하로 얇아졌다.

김진영 박사는 "해당 전극을 사용하면 기존 상용 촉매 전극보다 최대 출력 밀도가 27% 향상됐다"며 "5천회의 반복 구동을 한 내구성 테스트에서도 상용 촉매는 72% 성능이 감소했지만, 해당 전극은 18%만 감소했다"고 설명했다.

정 교수는 "연료전지뿐 아니라 촉매, 센서, 배터리 등 다양한 전기화학 응용 분야에서 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 국제 과학 저널인 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 최신 호에 게재됐다.

CBS노컷뉴스 조혜령 기자 tooderigirl@cbs.co.kr

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