나노기술 및 정책 정보

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● 일본 도쿄공업대학교, 쿠마모토대학교, 시즈오카대학교 공동 연구그룹이 연료 전지의 비백금화로 이어질 철계 신물질을 개발하는 데 성공

● 연료 전지의 촉매로 백금이 사용되고 있는데 백금을 대체할 저렴한 촉매 후보로서 철원, 질소원, 탄소원을 포함하는 전구체를 1000℃ 정도의 고온에서 처리하면서 생성되는 철계 열처리형 촉매가 개발되었던 상황 

● 철계 열처리형 촉매는 비백금 촉매로서는 비교적 높은 촉매 활성과 안정성을 보여 주지만, 고온에서의 열처리로는 촉매의 구조를 미묘하게 조정하기 어려워 성능 향상에 한계점 보유

● 연구진은 고온 열처리를 필요로 하지 않는 착체형 촉매에 주목하여 연구를 실시했으며, 안정성을 높이면서 철계 열처리형 촉매의 활성점과 비슷한 구조를 합성 화학으로 다량으로 제작하는 방법을 연구한 결과, 새로운 14원환 철 착체의 합성법을 고안

● 합성법을 통해 고순도의 착체를 얻는 데 성공했으며 탄소 재료 상에 부착시킨 촉매를 일본 소재 기업 아사히카세히에서 제작 

● 제작된 촉매의 산소 환원 촉매 활성을 조사한 결과 철 프탈로시아닌에 비해 우수한 촉매 활성과 내구성을 나타내는 것으로 밝혀졌으며 철 원자가 안정화되어 있음을 확인

● 연구진은 향후 철 착체의 구조를 효율적으로 최적화함으로써 보다 높은 촉매 활성을 실현하는 것을 목표로 하고 있으며, 본 연구 성과를 통해 향후 FCV의 비백금화가 이루어질 것으로 기대 

※ JACS-Au 게재(2021.09.20.), “High Durability of a 14-Membered Hexaaza Macrocyclic Fe Complex for an Acidic Oxygen Reduction Reaction Revealed by In Situ XAS Analysis”