고가 금속 대체 보론‧유황 원료로, 고효율화‧실용화 과제
츠쿠바대학 연구팀이 물을 전기분해해 수소를 만들 때 사용하는 새로운 촉매를 개발했다고 일본경제신문이 13일 보도했다.
종전처럼 이리듐, 루테늄 등 고가금속을 사용하지 않고 저렴한 보론(B, 붕소)과 유황(S)을 주성분으로 기능은 높이면서도 재료비는 수백분의 1에 불과한 이점을 살려 실용화를 목표로 하고 있다.
그린(Green) 수소는 탈탄소화로 수요가 증가하고 있으나 기존의 고가 금속으로는 생산원가가 높은 문제를 안고 있었다. 또한 니켈(Ni)이나 철(Fe)을 촉매로 사용하는 사례도 있지만 새로운 촉매는 더 적은 양으로 반응을 촉진할 가능성이 있어 향후 반응 매커니즘을 분석하고 고효율화를 목표로 한다.
연구팀은 황화붕소와 층상 구조를 한 ‘그래핀 나노 플레이트’로 명명한 탄소재료 복합화 촉매를 개발했다. 이를 물을 전기분해해 산소와 수소를 발생시키는 ‘알칼리 물 전기분해’의 반응에 적용한 결과, 기존의 촉매를 넘는 성능을 보였다. 내구성도 충분히 있음을 확인했다.
다만 황화붕소를 고온고압으로 합성하는 것을 실용화해야 한다는 과제가 남았다. 유황과 붕소를 약 5만기압의 압력으로 1500℃로 가열하고 급냉하기 위해 특수 장치가 소요되는 등 제작비용이 증가한다. 따라 투입 에너지를 절감하는 합성방법을 개발하는 등 실용화를 위해 기업과의 연계를 찾고 있다.
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