기존 연료전지 한계 극복한 그린수소 기술 개발

세종대학교는 이 대학 나노신소재공학과 박준영 교수 연구팀이 전남대 신소재공학부 송선주 교수 연구팀, 미국 메릴랜드 대학 Eric D. Wachsman 교수와 함께 양방향 프로톤 세라믹연료전지(RPCC: Reversible Protonic Ceramic Cell)용 다종이온 전도성 미스핏(misfit) 구조 양극 신소재를 개발했다.

이번 연구는 산소이온과 프로톤 등 양이온과 음이온이 동시에 전달 가능한 높은 전자전도체 신조성 전극을 개발해 전극 반응을 극대화 시킴으로써 발전 성능을 향상시켰고, 전극에 대한 반응 메커니즘을 규명했다.

또 개발된 양방향 RPCC 기술의 경우 한 개의 전기화학장치에서 PCFC(Protonic Ceramic Fuel Cell) 발전을 통한 전력 생산과 유휴 전력을 이용해 물을 전기분해 함으로써 그린 수소도 생산 가능하다는 것을 실험적으로 증명했다는 평가이다.

현재 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환해 전력을 생산하는 고체산화물 연료전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)는 국내외적으로 대용량 발전 사업에 적용되고 있다.

세종대에 따르면 SOFC용 산소이온전도성 지르코니아 기반 전해질은 작동 온도(>700도씨)가 높아 중저온(500~700 도씨)에서 작동 가능한 프로톤전도성 전해질로 대체해 제품의 수명을 연장하고 발전 효율을 높일 수 있는 PCFC(Protonic Ceramic Electrolysis Cell)에 대한 기대가 커지고 있다.

이번 연구는 에너지기술평가원 에너지기술혁신사업 “프로톤전도성 고체전해질기반 저온용 SOFC 요소기술 개발” 지원으로 수행됐으며, ‘Transition from perovskite to misfit-layered structure materials: A highly oxygen deficient and stable oxygen electrode catalysts’ 제목으로 국제 학술지 ‘Energy and Environmental Science' 온라인판 최근호에 게재됐다.