에기연 연구진, 암모니아 분해 新촉매 개발
조촉매로 세륨 첨가해 수소생성률 8배 높아
[이투뉴스] 수소 운반과 저장의 핵심역할을 할 수 있는 암모니아로부터 고순도 수소를 생산하는 새로운 촉매가 개발됐다.
한국에너지기술연구원(원장 이창근) 구기영 수소연구단 박사팀은 청정수소 생산을 앞당길 세계 최고 수준의 암모니아 분해용 루테늄(Ru) 촉매를 개발했다고 밝혔다. 연구진이 개발한 촉매는 기존 루테늄 사용량은 절반 수준으로 낮추고, 세륨(Ce)을 첨가해 촉매 1g당 생산할 수 있는 수소의 양을 키웠다.
암모니아의 분해 효율을 높이기 위해선 질소의 재결합과 탈착이 효과적으로 이뤄져야 한다. 그러나 현재까지 가장 우수한 활성을 보이고 있는 루테늄은 높은 비용과, 저온에서의 낮은 활성이 문제점으로 지적돼 낮은 온도에서 활성이 높고 내구성이 우수한 촉매 개발이 필요했다.
이에 구기영 박사 연구진은 조촉매로 세륨을 도입해 루테늄 양을 절반으로 줄이고도 암모니아 분해에 최적화된 저비용·고활성 촉매를 개발했다. 새로운 촉매는 제조과정에서 재현성과 실용성이 높아 대량 생산도 가능하다.
조촉매로 첨가된 세륨은 촉매 표면에 풍부한 산소 공석을 형성시켜 질소와 수소의 결합을 약하게 만들고 질소원자 재결합을 용이하게 만드는 특성을 갖고 있다. 연구진은 이를 통해 암모니아 분해 활성과 수소 생성률을 대폭 향상시켰다. 특히 새로운 촉매는 세륨을 첨가하지 않은 기존 촉매보다 8배나 높은 수소 생성률을 보였다.
구기영 에너지기술연구원 박사는 “이번에 개발한 암모니아 분해 촉매는 청정수소의 미래를 앞당길 수 있는 열쇠”라며 “향후 암모니아 기반 대용량 청정수소 생산 플랜트 국산화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
유정근 기자 geun@e2news.com