나노기술 및 정책 정보

• 목록

● KIST(한국과학기술연구원) 김남동 박사, 유성종 박사 연구진이 전기 용접에 주로 사용하는 '아크방전'을 활용해, 한 번의 반응으로 높은 성능을 갖는 코발트 기반 단일원자 촉매를 개발

● 해당 연구로 개발된 촉매는 백금 촉매 대비 2배 이상 향상된 산소 환원 반응 성능 및 10배 이상의 내구성을 가지며, 실제 연료전지에 적용하였을 때 기존 코발트 기반 촉매들의 활성을 크게 앞지르는 성능으로 확인 

● 연구진은 아크방전의 높은 에너지 상태에서 다양한 원소들이 원자 수준으로 분해되었다가 재결합되는 특징에 주목했으며, 금속과 탄소 소재를 섞은 후 아크방전 과정을 거치면 금속이 원자 수준으로 분해되었다가 고결정성 나노탄소의 격자 내에 채워지는 형태로 결합함으로써 뭉침 현상 없이 촉매 합성 가능

● 단일 원자 촉매 합성 방법은 백금을 포함한 다양한 코발트, 망간, 니켈, 철 등 전이 금속 계열에 보편적으로 적용 가능

● 연구진은 향후 차세대 알칼리 연료전지의 설계 및 제조 공정뿐만 아니라 다양한 전기화학 변환 시스템에 적용될 가능성이 커 탄소중립·수소경제 구축에 크게 기여할 것으로 기대 

※ Small Methods 게재(2021.07.18.), “Flash Bottom-Up Arc Synthesis of Nanocarbons as a Universal Route for Fabricating Single-Atom Electrocatalysts”

※ 과학기술정보통신부(KIST 개방형 연구사업), 한국연구재단 (중견연구자지원사업, 기후변화대응기술개발사업, 지역혁신선도연구센터사업) 지원