고려대 연구팀, 수소연료전지 성능 높이는 '삼원계 나노촉매' 개발

[서울=뉴시스] (왼쪽부터) 고려대·KIST 박예지 박사(제1저자), 고려대 김도엽 박사과정생(제1저자), 성균관대 이상욱 교수(교신저자), KIST 유성종 박사(교신저자), 고려대 이광렬 교수(교신저자). (사진=고려대 제공) 2026.01.14. [email protected]  *재판매 및 DB 금지

수소연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 전기를 생산하는 친환경 에너지 기술로, 연료전지의 음극에서 일어나는 산소환원반응에 의해 성능 및 내구성이 좌우된다.

하지만 이는 반응 속도가 느리고 장시간 구동 시 촉매 열화가 발생하는 문제가 있었다. 특히 기존의 백금 기반 인터메탈릭 촉매는 전자 구조를 정밀 제어하는 데 한계가 있었고, 수소전기차와 같은 고부하 운전 조건에서는 성능과 내구성을 동시에 만족시키기 어려웠다.

연구팀은 이를 극복하고자 백금 기반 인터메탈릭 촉매의 고유한 구조적 안정성은 유지하면서도, 원자 조성과 전자 구조를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 전략을 제안했다.

이어 연구팀은 백금(Pt)–코발트(Co)–망간(Mn)으로 구성된 삼원계 인터메탈릭 나노촉매를 새롭게 설계했다. 촉매와 산화물 사이 계면에서 형성되는 산소 결함을 활용해 촉매 내부의 원자 배열을 제어함으로써 기술을 구현한 것이다.

그 결과 산소환원반응 활성과 내구성이 동시에 향상됐다. 전기화학 성능 평가에서는 상용 촉매 대비 10배 이상의 질량 활성을 기록했으며, 15만 회 이상의 가속 내구성 시험 이후에도 초기 성능의 96% 이상을 유지했다.

한편 해당 연구는 재료·에너지 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인에 지난 6일 게재됐다.