수소전지차 등 수소에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 경북 구미시 금오공대 연구팀이 고효율 수소생산이 가능한 ‘차세대 수전해전지’ 개발에 성공했다.
금오공대 기계공학과 최시혁 교수(36) 연구팀은 미국 노스웨스턴대 소시나 하일레 교수 연구팀과의 공동으로 고순도ㆍ고효율 수소 생산이 가능한 프로톤(양성자, 수소이온) 전도성 전해질 기반의 차세대 세라믹 수전해 전지를 개발했다고 23일 밝혔다.
수소전지차 등은 친환경적이지만, 수소를 생산하는 과정에 온실가스나 과도한 에너지가 소모되는 단점이 있다. 산업현장에서 쓰이는 수소 대부분은 ‘메탄 수증기 개질법’으로 생산된다. 이 과정에 온실가스인 이산화탄소가 다량 배출된다. 물을 전기분해하는 ‘수전해전지’기술은 청정 생산법이지만 많은 전기에너지가 필요하다.
이번에 금오공대 연구팀이 개발한 수전해전지 기술은 기존보다 적은 에너지로 많은 수소를 생산할 수 있다.
연구팀은 프로톤 전도 특성도 뛰어난 삼중 전도성 공기극 소재와 화학적으로 매우 안정된 전해질 소재를 개발해 이를 프로톤 세라믹 수전해전지에 적용하는데 성공했다.
섭씨 600도에서 1.3V의 전압을 가했을 때, 1㎡ 면적의 전지에서 하루에 약 14ℓ의 수소를 생산할 수 있다.
기존보다 2배 이상 수소 생산량을 향상시킨 것으로, 500시간 이상 장기 구동에도 성능 감소 없이 우수한 수소 생산 효율을 유지했다고 연구팀은 설명했다.
최시혁 교수는 “물을 전기분해해 수소를 생산하는 수전해 기능을 향상시켜 수소연료전지 기능을 하나로 완벽하게 결합했다”며 “차세대 프로톤 세라믹 수전해전지는 쓰고 남은 전기를 수소로 저장하고 다시 전기로 변환이 가능해 수소 에너지 상용화에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 에너지 분야 최상위급 SCI(과학기술논문인용색인)학술지인 ‘에너지 및 환경 과학’ 1월호 온라인판에 게재됐다.
추종호 기자 choo@hankookilbo.com
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