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울산과학기술원(UNIST·총장 이용훈) 에너지 및 화학공학부 백종범 교수팀은 ‘루테늄(Ru)’과 ‘다중벽 탄소나노튜브’를 결합한 ‘물 분해용 수소 촉매, Ru@MWCNT’를 개발하여 ‘수소’를 값싸게 얻을 수 있는 고효율 촉매로서의 성능까지 평가.

이 촉매는 상용화된 백금 촉매(Pt/C)보다 여러 면에서 우수했고 합성법이 간단해 대량생산에도 적합하다고 자체 평가함. 백 교수팀이 기존 과전압 측정 외에 ‘물 분해 시스템’의 전극을 만들어 촉매 성능을 평가한 결과는 같은 조건에서 상용화된 백금 촉매(Pt/C)보다 15.6% 많은 수소가 나왔음. 백 교수는 “촉매도 우수하고 상업화에 필요한 실제 전극의 평가 방법도 제시했다”고 의미를 부여함.

현재 수소 생산을 위해서는 대부분 천연가스 등의 화석연료를 원료로 사용하여 생산과정에서 오염물질이 배출됨. 물을 전기로 분해해 수소와 산소를 얻는 방법이 있으나 백금처럼 값비싼 촉매가 필요함.

백 교수팀이 개발한 촉매는 기존에 발표한 금속 유기체 촉매보다 우수한 전기화학적 특성을 보임. 과전압의 경우 기존에 발표된 촉매 중 가장 낮았고 물의 산성·염기도에도 크게 영향을 받지 않았음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨