UNIST, 이산화탄소·메탄 반응시켜 수소 생산하는 촉매 개발

촉매 표면에 돋아난 3종 합금 나노 입자로 성능 향상

온실가스인 이산화탄소와 메탄을 반응시켜 친환경 연료인 수소를 생산하는 새로운 촉매를 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.

10일 UNIST에 따르면 에너지화학공학부 김건태 교수팀은 메탄 건식 개질 반응용 촉매를 개발했다.

메탄 건식 개질 반응은 메탄과 이산화탄소를 화학 반응시켜 수소와 공업 원료인 일산화탄소를 생산하는 기술로, 화학 반응에 소모되는 에너지를 줄이기 위해 촉매를 쓴다.

연구팀이 개발한 촉매는 삼상(ternary) 합금 나노 입자가 촉매 표면에 돋아난 형태다.

합금 나노 입자에는 코발트, 니켈, 철 등 금속 원소 3개가 섞여 있어 기존 촉매보다 메탄 분해 반응을 더 잘 촉진한다.

이는 철이 첨가되면서 나타난 합금 나노 입자의 전자 구조 변화가 메탄의 화학 결합을 더 느슨하게 만들기 때문이라고 연구팀은 설명했다.

연구팀이 개발한 촉매를 쓰면 초당 변환되는 메탄 분자의 수가 단상 촉매보다 약 84.8% 증가했다.

또 750도에서 약 350시간 이상 잘 작동하는 안정성을 보였다.

김건태 교수는 "메탄 건식 개질 반응을 통해 안정적으로 합성 가스와 수소를 생산하려면 촉매의 활성과 안정성이 뒷받침돼야 한다"며 "두 가지 조건을 동시에 만족하는 촉매 물질을 개발한 이번 연구가 메탄 건식 개질 상용화에 기여할 것"이라고 말했다.

연구 결과는 화학 분야 국제 학술지인 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie International Edition)에 5월 7일 자로 온라인 공개돼 정식 출판을 앞두고 있다.

/연합뉴스