나노기술 및 정책 정보

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● 한양대학교 에리카(ERICA) 화학분자공학과 방진호 교수 연구팀이 그린수소 생산 상용화가 가능한 나노 구조화 및 표면 활성을 극대화할 수 있는 촉매 공정기술을 개발

● 그린수소 생산을 위한 수전해 시스템은 전기에너지를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 장치로 이산화탄소가 배출되지 않아 탄소중립에 기여하는 기술이며, 고순도의 그린수소를 생산할 수 있는 이상적인 수소 생산 방법

● 수전해 시스템은 고가의 귀금속 촉매 소재를 사용함에도 불구하고 물 전기분해 반응 시, 수소 생성 반응속도 보다 산소 생성 반응(물 산화 반응)속도가 느려 수소 생산효율이 떨어지는 문제점으로 실용화에 한계가 있었고, 여러 가지 나노 구조의 고효율 촉매가 연구 개발되었으나, 경제성과 효율성을 만족하는 소재가 없어 수전해 시스템에의 상용화는 부진했던 상황

● 해당 문제를 해결하기 위해 연구팀은 황화수소(H2S)로 채워진 환경에서 저가의 비귀금속 벌크 코발트 산화물(Cobalt(II,III) oxide: Co3O4)을 10분간 열처리함으로써 나노 구조화와 표면 활성을 극대화할 수 있는 촉매 공정을 개발

● 열처리를 통해 얻은 고효율 촉매는 기존 귀금속 산화물 촉매보다 높은 활성을 나타내었으며, 기존 고효율 나노 구조 기반 촉매와는 달리 대면적 시스템에서도 안정적인 촉매 활성을 확보함으로써, 그동안 상용 수전해 시스템에 적용이 어려웠던 나노 구조 기반의 촉매 소재 적용에 대한 가능성을 높임.

● 해당 촉매 기술은 수전해 시스템의 효율 개선과 나노 소재 기반 촉매 기술의 실용적 적용에 대한 전환점을 마련하였으며, 다종 성분 입자의 크기 및 조성 분포, 형상 등의 특성에 맞춰 범용적으로 적용될 수 있어 신개념 에너지 변환 기술 반응 촉매 분야의 신산업 창출을 가져올 수 있을 것으로 기대

※ 경기도 지역협력연구센터(GRRC) 지원