[월간수소경제 편집부] 미국 프린스턴 대학 연구진이 세계적 권위의 과학지 네이처 커뮤니케이션을 통해 하프늄에 기반한 새로운 수소 전기분해 촉매를 개발을 발표해 화제를 모으고 있다. 연구진이 발견한 하프늄 화합물 촉매는 기존 촉매제인 백금보다 훨씬 저렴하다. 이번 연구를 통해 수소에너지 생산 촉매 개발은 물론 수소공급 가격 인하 연구가 더욱 활기를 띌 전망이다.

수소 연료전지는 수소를 양전자와 전자로 분리하는 방법으로 전기를 생산한다. 이 분할반응을 촉진하는 대표적인 촉매가 백금이다.

백금 촉매는 연료전지의 연료가 되는 수소 가스 생성 반응에도 사용된다. 재생가능한 전기에너지는 촉매 존재 하에 물 분자를 수소원자 2개와 산소원자 1개로 분리해 얻을 수 있다.

백금 촉매를 이용하면 전기화학 반응을 빠르고 효율적으로 수행 가능하다. 까다로운 산성 조건도 견딘다는 것이 백금 촉매의 장점중 하나로 꼽힌. 그러나 문제는 백금이 희귀하고 값비싼 귀금속이라는 것이다. 때문에 수소생산가격과 공급가격을 낮추기 위해 저렴한 촉매의 개발이 중요한 상황이다.

프린스턴 대학 연구진은 질소 플라즈마와 하프늄 화합물을 함께 처리해 비싼 백금 촉매를 대체할 새로운 촉매를 발견했다.

연구진은 “하프늄 기반 화합물의 가격은 백금 가격의 5분의 1에 불과하지만 백금 촉매의 60%에 가까운 효율을 낼 수 있다”고 발표했다.

연구에 참여한 브루스 코엘 프린스턴 화학·생물공학 교수는 “이번에 발견한 화합물이 지금 당장 수소공급가격을 낮추거나 수소생산에 도입될 수는 없지만 백금 대체 촉매에 대한 추가 탐구의 문을 열었다”고 강조했다.

프린스턴 대학의 연구진들은 앞으로 하프늄 보다 저렴한 촉매 지르코늄을 실험할 계획이라고 밝혔다.