[월간수소경제 편집부] 미국 에너지부 산하의 SLAC 연구소와 스탠포드 대학의 연구원들이 저가의 수소 발생 촉매제를 개발했다고 밝혔다. 

지난 14일 FuelCellsWorks의 보도에 따르면 미국 에너지부 산하의 SLAC 국립 가속기 연구소와 스탠포드 대학의 연구원들은 현존하는 것보다 저렴한 촉매제가 상업 장치에서 물과 수소 가스를 분리해 몇 시간 동안 계속해서 수소가스를 발생시킬 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

이 연구의 핵심은 백금이나 이리듐과 같은 고가의 귀금속 촉매를 대신할 저가의 촉매를 찾는 것이다.

연구팀을 이끈 소마스 자라밀로(Thomas Jaramillo) 선캣(Suncat) 센터 소장은 "수소 가스는 무엇보다도 연료와 비료를 만드는데 중요한 산업 화학 물질이다"라며 "수소는 청정 에너지 함량이 높은 분자로 연료전지에 사용될 수 있고 태양열이나 바람과 같은 변동성이 있는 에너지원을 대체할 수 있다. 그러나 오늘날 생산되는 수소의 대부분은 화석 연료로 만들어지기에 탄소를 배출한다. 우리는 풍력 등의 청정 에너지로 그린 수소를 생산하기 위한 방법이 필요하다"고 말했다.

수년간 PEM 시스템에 쓰일 저가 촉매제를 개발하기 위한 연구가 있어 왔지만 상업용 전기 장치에서 그 성능의 적합성을 입증한 사례는 이번이 처음이다. 연구를 진행한 장치는 PEM 수전해 연구지이자 세계적인 수전해장치 제조업체인 Nel을 위해 코네티컷에서 제조된 것이다.

이 장치는 실험에 사용된 상업용 전해액과 촉매 가루가 뿌려진 전극을 중앙 금속판 내부에 쌓아 볼트 및 와셔로 압축하며, 물은 오른쪽 관을 통해 유입되고, 수소 및 산소 가스는 왼쪽 관을 통해 흘러나온다.

또한 전기를 발생시키기보다는 물을 수소와 산소로 나누기 위해 전류를 사용한다. 수소 가스와 산소를 생성하는 반응은 다른 귀금속 촉매제를 사용하는 것과는 다른 전극에서 일어난다. 

실험에 참여한 맥켄지 휴버트(McKenzie Hubert) 박사는 “코발트 인산염 촉매는 실험 기간 내내 1,700시간 이상 매우 잘 작동했다”며 “장시간 동안 높은 온도, 압력, 현재의 밀도를 유지하며 산성 상태에서도 오래 견딜 수 있는지 등을 검증했다”고 말했다.

이 연구의 가장 중요한 요소 중 하나는 코발트 인화물 촉매의 생산을 균일하게 하는 동시에 코발트 인산염 촉매의 생산을 확장하는 것이다.

이 논문의 공동저자인 캐서린 에어스(Katherine Ayers) 넬 연구개발 담당 부사장은 "이번 연구로 보다 저렴한 촉매들이 오랫동안 안정될 수 있는 지 볼 수 있는 기회를 갖게 되어 기쁘다"라며 "수소를 생산하는 이 물질들의 효율성은 백금보다 낮았지만 균일한 편이었기에 발전 가능성이 크다"고 말했다.