수화젤 코팅해 수소 생산 효율 향상…"그린수소 생산 상용화에 도움"

울산과학기술원(UNIST)은 그린수소 생산 기술로 불리는 물 전기분해의 효율을 높이는 전극 코팅 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

UNIST에 따르면 에너지화학공학과 류정기 교수 연구팀은 전극 표면에 수화젤(Hydrogel)을 코팅해 물 전기분해의 성능을 높이는 기술을 개발했다.

물 전기분해는 물에 담긴 전극에 전류를 흘려 물을 산소와 수소로 분해하는 기술이다.

물이 전기분해돼 나온 수소와 산소는 전극 표면에 달라붙어 기포가 되는데, 이를 제때 제거하지 못하면 전극에 과부하가 걸리고 반응이 더뎌지는 문제가 생긴다.

액체 반응물이 기포에 막혀 전극 표면에 공급되지 못하기 때문이다.

연구팀은 이 문제를 해결하고자 전극에 수화젤을 코팅하는 기술을 개발했다.

수화젤은 물을 잘 빨아들여 기저귀, 소프트렌즈 재료 등으로 쓰이는 물질이다.

이 물질을 전극에 코팅하면 기체보다 물을 훨씬 더 좋아하는 성질(초혐기성) 덕분에 기체가 밀려나게 된다.

연구팀이 수화젤을 다공성 전극에 코팅해 물을 전기분해한 결과 코팅하지 않은 경우보다 고전압에서 수소 생산 능력이 150% 증가했다.

또 상용 촉매 중 가장 뛰어난 성능을 지닌 것으로 알려진 루테늄에 버금가는 수소 생산 효율을 보였다.

이는 물을 분해하는 데 소모되는 전력량을 줄였다는 의미라고 연구팀은 설명했다.

또 이 방식은 기존에 사용한 전극의 나노 구조를 변형하거나 초음파 같은 외력으로 기포를 털어내는 방식보다 간단하고 저렴해 상용화에 유리하다.

전극 표면에 미세 구조를 만드는 방식은 대형화가 어려우며, 외력을 사용할 경우 추가 장비 등이 필요한 한계가 있다.

연구팀 관계자는 "전극에 수화젤을 코팅하는 것만으로도 귀금속 촉매를 사용하는 것과 같은 분해 반응 활성화 효과를 거뒀다"며 "기존 방식보다 간단하고 저렴해 그린수소 생산 기술 상용화에 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구 결과는 전기화학 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials)의 표지 논문으로 선정돼 5일 출판됐다.

연구 수행은 한국연구재단의 중견연구자 지원사업, 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

/연합뉴스