에기연 "재생E 부하변동 끄떡없는 안정적 수소 생산 실마리 찾아"

▲희생 양극으로의 Mn 도입 효과 모식도. 한국에너지기술연구원

[에너지경제신문 오세영 기자] 재생에너지의 급격한 부하변동에도 망가짐없이 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 실마리를 찾았다.

24일 한국에너지기술연구원에 따르면 조현석 수소연구단 박사 연구진은 재생에너지의 간헐성으로 수전해 전극이 부식되는 것을 막기 위해 반응성이 더 큰 물질을 첨가하는 방식으로 내구성을 향상시키는 기술을 찾아내고 원리를 규명하는데 성공했다.

일반적인 수전해 연구는 일정한 작동 조건에서 활동성과 내구성을 향상시키기 위한 내용에 초점을 맞춰 진행된다. 연구진은 "재생에너지로 수소를 만들 때 핵심이 불안정하고 급격한 전력생산 변화에 전극이 버틸 수 있도록 설계하는 것"이라고 설명했다.

연구진은 급격하게 전원을 차단할 경우 발생할 수 있는 ‘코발트-인 전극’의 비가역적인 부식을 억제하기 위해 코발트보다 반응성이 큰 망간이 첨가 된 ‘망간-코발트-인 고내구성 전극’을 제작했다.

조 박사 연구팀이 제작한 ‘망간-코발트-인 전극’은 높은 초기 수소발생 성능을 보이면서 5시간 동안 전원을 차단한 이후에도 성능이 저하되지 않는 점이 발견됐다. 또 50번의 운전 반복 실험에도 성능 저하율이 기존 ‘코발트-인 전극’의 50% 수준에 불과했다.

이 밖에도 연구진은 △다양한 전기화학적 분석 △구조 분석 △인시츄 X-선 흡수 분광법을 이용한 분석 결과를 바탕으로 급격한 전원 차단시 발생하는 인과 결합한 코발트 금속의 산화과정에 대한 내용을 규명했다.

조현석 박사는 "이번에 개발한 부하변동 대응형 고내구성 전극은 재생에너지 연계 수전해 장치의 상용화를 위한 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있는 기술"이라며 "전극 원천 설계 기술로의 가치가 높아 향후 국내 수전해 소재·부품 기술의 경쟁력 강화에 큰 도움이 될 수 있을 것이다"라고 말했다.

한편 연구성과는 영국왕립화학회에서 발행하는 재료·화학분야 국제학술지인 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)’ 8월 호의 표지논문(Inside Back cover)으로 게재됐다.


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