한국공학대학교(총장 황수성, 이하 한국공학대) 융합기술에너지대학원 박지은 교수 연구팀이 차세대 친환경 에너지 장치인 음이온 교환막 일체형 재생 연료전지(AEM-URFC)의 효율을 세계 최고 수준으로 끌어올리는 새로운 전극 구조를 개발했다.
AEM-URFC는 하나의 장치에서 ‘물 → 수소’(수전해)와 ‘수소 → 전기’(연료전지) 변환을 모두 수행하는 시스템이다.
재생에너지로 만든 전기를 남는 시간에 수소로 저장해 두었다가, 필요할 때 다시 전기로 사용할 수 있어 잉여 전력 활용과 친환경 수소 생산에 적합하다.
하지만 기존 장치는 값비싼 귀금속 촉매를 사용해야 하거나, 효율이 낮아 상용화에 한계가 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전극을 두 개 층(더블레이어)으로 설계했다.
안쪽 층은 연료전지 작동 시 성능을 높이는 촉매층(나노촉매+이오노머 혼합)으로, 바깥 층은 수전해 작동 시 전기 흐름을 원활하게 하는 탄소나노튜브 구조로 설계했다.
이 설계 덕분에 전기를 만드는 과정과 수소를 만드는 과정, 두 가지 작동 모드에서 모두 높은 효율을 낼 수 있었다.
