돼지 표피서 빼낸 젤라틴으로 연료전지 성능 2배 높였다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 돼지 표피에서 추출한 젤라틴을 활용해 높은 성능을 지닌 양방향 고체산화물 연료전지를 개발했다.

이강택 KAIST 기계공학과 교수.(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 이강택 기계공학과 교수 연구팀이 이같은 성과를 거뒀다고 8일 밝혔다.

양방향 고체산화물 연료전지는 하나의 연료전지 소자에서 수소와 전력을 모두 생산할 수 있는 시스템이다.

에너지 소자의 성능을 높이려면 700도 이하의 중저온에서 높은 활성을 나타내는 전극을 개발해야 한다. 주로 코발트 기반 페로브스카이트 전극이 집중 연구돼왔다. 하지만 코발트 기반 전극 소재는 범용으로 쓰는 지르코니아 전해질과 높은 온도에서 화학반응을 일으켜 성능을 떨어뜨렸다.

이를 해결하기 위해 전극과 전해질 사이에 세리아 기능층을 도입하는 연구를 했지만 세리아와 지르코니아 사이의 반응을 억제하려면 공정온도를 제한해야 했다. 이 과정에서 두꺼운 다공성 구조를 갖게 되어 연료전지 성능과 안정성이 떨어졌다.

연구팀은 젤라틴으로 얇으면서도 치밀한 다중도핑 세리아 나노박막 제조 공정기술을 개발해 양방향 고체산화물연료전지에 기능층으로 썼다. 산소이온의 이동경로가 줄어들어 전기화학적 활성영역이 늘었다.

개발된 양방향 연료전지는 기존 공정을 적용한 연료전지 대비 2배 이상 높은 성능을 보였다. 같은 소재를 사용한 연료전지 중 가장 높은 성능을 나타냈다. 연료전지 소자는 1500시간 동안 열화 없이 구동됐다.

이강택 교수는 “이번에 사용한 공정들은 대면적 양산시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 기술”이라며 “탄소중립 실현을 위한 고성능 양방향 연료전지 상용화에 기술을 적용할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드벤스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 지난 9월 8일자 온라인판에 게재됐다.