[뉴스락] LG화학은 26일 CTO 산하 기반기술연구소 연구팀이 PEM(고분자전해질막) 수전해 전극의 성능과 내구성을 향상시키는 계면안정화 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구에는 한국과학기술연구원 고재현 선임연구원 연구팀이 개발 소재의 작용 기작 규명에 참여했다.
연구 성과는 지난 21일 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.
그린수소는 신재생에너지에서 얻은 전기로 물을 분해해 생산되는 에너지원이다. 이를 가능하게 하는 수전해 기술 가운데 PEM 수전해는 알칼라인 수전해보다 높은 수소 생산성과 출력 대응성을 갖춰 차세대 그린수소 생산 기술로 꼽힌다.
다만 PEM 수전해 장치의 전극에는 고가의 희귀금속인 이리듐 촉매가 사용돼 경제성 확보가 과제로 지적돼 왔다.
전극에 이리듐이 적게 사용되면 촉매 용출과 전극 구조 열화가 발생해 장시간 운전 시 성능이 저하되고, 이에 따른 설비 교체주기 단축과 운영비 증가가 PEM 수전해 기술 상용화의 걸림돌로 꼽혀왔다.
LG화학은 촉매 계면안정화 기술로 이 문제에 접근했다. 이리듐 촉매 표면에 원자 단위 코팅층을 적용해 과도한 산화에 따른 이리듐 용출을 억제하고, 전극 내 이온전도성 고분자와의 결합력을 높여 전극 구조 안정성을 강화했다.
그 결과 이리듐 사용량을 기존 대비 절반 이상 줄이면서도, 높은 전류 밀도 조건에서 안정적인 수소 생산 시간을 기존보다 2배 이상 연장했다.
LG화학은 독자적인 전극화 기술을 기반으로 연속 공정을 활용한 대면적 전극 제작과 성능 검증도 완료했다.
공동저자인 김노마 전무(기반기술연구소장)는 현재 다수의 글로벌 수전해 시스템 기업과 제품 평가를 진행 중이며, 해당 전극 제품의 상업화를 목표로 기술 개발을 이어갈 계획이라고 밝혔다.
심규석 LG화학 전무는 "이번 연구 성과는 LG화학의 소재 기술 경쟁력이 세계적으로 인정받은 사례"라며 "차세대 수소 생산 기술 경쟁력 확보를 위해 관련 연구개발을 지속 확대할 것"이라고 말했다.
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