성균관대, 미래 수소경제 핵심기술 '고성능 양방향 연료전지' 개발

세계 최초 수증기 유도 촉매 전략 제시

[서울=뉴시스]  수증기 유도 자발적 촉매 형성을 통한 고성능 양방향 연료전지 구현 모식도. (사진=성균관대 제공) 2025.10.20. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 성균관대 성균에너지과학기술원(SIEST)·미래에너지공학과 김준혁 교수는 서울대 정우철 교수, 한국과학기술원(KAIST) 이강택 교수, 한국지질자원연구원(KIGAM) 정인철 박사와 '수증기 유도 촉매 형성 기술'을 이용한 고성능 양방향 연료전지(RePCEC)를 개발했다고 20일 밝혔다.

이번 연구는 에너지 분야의 세계적 학술지 'ACS 에너지 레터스(Energy Letters)'에 9월16일 게재됐으며 표지 논문으로도 선정됐다.

양방향 연료전지는 하나의 장치로 전기를 만들어내고 동시에 수소를 생산할 수 있는 미래 수소경제 핵심 기술이다.

그러나 산소극의 반응 속도가 느려 효율이 떨어지는 문제가 있었다. 특히 기존 자발적 촉매 형성 기술(Ex-Solution)에는 수소가 주로 사용돼 산소가 많은 환경에서는 촉매를 안정적으로 형성하기 어려웠다.

이에 연구팀은 수소 대신 수증기를 활용한 새로운 촉매 형성 전략을 제시했다. 기존 방식은 강한 수소 환원 조건이 필요했지만, 이번 연구에서는 수증기가 금속 원자의 이동을 자연스럽게 유도하도록 설계했다.

그 결과, 고온의 산화 환경에서도 스스로 금속 나노입자가 형성되는 '자발적 촉매 형성 현상'을 확인했다. 또한 이 기술을 적용한 전극은 기존 전극에 비해 전력 생산 효율이 약 40% 향상, 수소 생산 능력 또한 크게 개선됐다.

김 교수는 "수증기를 활용한 이 새로운 접근은 산소극 반응의 본질적 한계를 극복한 기술"이라고 설명했다.

한편 본 연구는 한국전력연구원-우수신진연구사업 및 한국연구재단-STEAM 과학난제도전융합연구사업의 지원을 받아 수행됐다.

[서울=뉴시스] 공동연구팀의 연구가 ACS 에너지 레터스 표지 논문으로 선정됐다. 사진은 표지 이미지. (사진=성균관대 제공) 2025.10.20. [email protected] *재판매 및 DB 금지

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