켄텍, 고효율 수전해 전극 개발…그린수소 상용화 청신호

[국이]

켄텍, 고효율 수전해 전극 개발…그린수소 상용화 청신호

재생에너지 변동성에도 성능 유지…세계 최고 86% 효율

니켈-코발트인 이종접합계면 형성을 활용한 고효율 수소 발생 메커니즘 모식도. 

한국에너지공과대학교(KENTECH·켄텍) 연구진이 재생에너지 연계 환경에서도 안정적으로 작동하는 고효율 수전해 전극을 개발해 그린수소 상용화에 청신호가 켜졌다.

10일 켄텍에 따르면 에너지공학부 김창희 연구팀이 부하 변동 조건에서도 성능 저하를 최소화한 알칼라인 수전해용 전극 개발에 이어 대면적 제조 공정 기술을 확보했다.

알칼라인 수전해는 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 대표적인 그린수소 생산 기술이다.

하지만 태양광·풍력 등 재생에너지와 연계시 출력 변화에 따른 반복적인 가동·정지 과정에서 전극 성능이 떨어지는 문제가 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다.

연구팀은 코발트-인 기반 촉매에 니켈을 도입해 이종접합 구조를 구현함으로써 전극의 구조적 안정성과 반응성을 높였다.

(왼쪽부터) 한국에너지공대 심 연구원, 김 박사, 김 교수. 

실험 결과 개발한 전극은 재생에너지 출력 변동을 모사한 온·오프 운전 환경에서도 성능 저하가 거의 없었으며 기존 니켈 기반 상용 전극보다 열화율을 20% 이상 낮춘 것으로 나타났다.

또 알칼라인 수전해 단일 셀에서 약 86%의 효율(전류밀도 0.4 A/㎠)을 달성하며 세계 최고 수준의 성능을 입증했다고 연구팀은 설명했다.

김창희 교수는 "이번 연구는 수전해 전극 촉매의 단순한 성능 개선을 넘어 재생에너지 연계 가능성과 대면적 전극 제조 기술까지 동시에 확보했다는 점에서 산업적 파급력이 크다"며 "향후 그린수소 생산 비용 절감과 효율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구에는 켄텍 심준석 박사과정과 김완식 박사후연구원이 제1저자로 참여했다.