UNIST 연구진이 고성능 연료전지를 만드는 방법을 개발했다.

UNIST 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀은 ‘이온 위치 교환’ 현상을 활용해 고체산화물 연료전지에서 연료극 물질의 안정성과 성능을 강화하는 방법을 개발했다고 11일 밝혔다.

고체산화물 연료전지가 작동할때, 외부에서 넣어준 이온과 연료극 물질 안에 있는 이온이 서로 자리를 바꾸게 만드는게 핵심이다.

이 입자들이 자리를 바꾸는 과정에서 연료와 산소 반응을 촉진하는 촉매역할을 하고, 동시에 연료전지 작동의 안정성을 갖춘다.

여기에 코발트(Co)가 연료극 표면에 올라오면 성능과 안정성을 크게 높인다.

김 교수팀은 코발트(Co)를 표면으로 잘 올라오게 만드는 법을 찾았다. 고체산화물 연료전지가 작동할 때 철(Fe)을 넣어 코발트와 자리를 바꾸게 만든 것이다.

이 과정에서 철의 양이 많을 수록 코발트가 표면으로 올라오는 양이 늘었고, 고체산화물 연료전지의 최대 출력밀도가 향상됐다고 연구진은 설명했다.

이번 연구 개발로 고체산화물 연료전지의 최대 출력밀도가 800℃에서 1.8W/㎠로, 세계 최고(현재까지)의 성능을 나타냈다.

또 메탄(CH₄)을 직접 연료로 쓸 때 이산화탄소 변환효율도 보고된 전극 소재보다 2배 가량 뛰어났다.

김건태 교수는 “고체산화물 연료전지에 다양한 연료를 적용해 안정적으로 전기를 생산하려면 연료극의 성능과 안정성이 뒷받침돼야 한다”며 “두 가지 모두 만족하는 연료극 물질을 개발한 이번 연구는 연료전지 상용화에 기여할 것”이라고 전망했다. 강은정 기자