전해질, 기체 방해받지 않고 전극에 스며들어
최대 2.3배 높은 기체 생산 효율
(내외방송=정지원 기자) 피부 등을 촉촉하게 해주는 '하이드로젤'이 이제는 전극 표면에 코팅돼 '그린 수소' 생산 효율을 높이는 역할도 할 수 있게 됐다.
UNIST(울산과학기술원)는 "류정기, 이동욱 에너지화학공학과 교수 연구팀이 기체를 생산하는 전극에 범용적(여러 분야에 널리 쓰이는) 넓은 면적의 하이드로젤 박막(얇은 막) 기술을 개발했다"고 25일 밝혔다.
하이드로젤은 친수성(물과 비슷한 성질)을 띠며 화장품이나 습윤밴드, 기저귀 등에 널리 사용된다.
하이드로젤로 얇은 막을 만드는 이 기술은 전극에 전기를 가해 생산되는 기체 원료의 생산 효율을 획기적으로 높일 수 있다.
특히, 물을 분해해 그린 수소와 산소를 생산하는 수전해 기술에 적용 가능해 탄소중립 구현에 도움이 될 것으로 보인다.
수전해 반응 시 전기에너지를 흘리면 수소나 질소 등의 기체가 생성돼 전해질(물 등에 녹아 이온을 형성해 전기가 통하는 물질)이 스며들거나 작용하는 것을 방해해 에너지 소모가 증가한다는 단점이 있었다.
연구팀은 전극 표면에서 기체 방울을 빠르게 떼어내고, 전해질을 효율적으로 공급하기 위해 기체 교환이 일어나는 기공이 열려 있는 하이드로젤을 전극에 코팅했다.
하이드로젤 코팅 후 전극에서 생성된 기체 방울을 만들어진 즉시 떼어내면 전해질이 기체에 방해받지 않고 전극에 빠르게 스며든다.
이 기술을 기존 촉매에 적용한 결과, 최대 2.3배의 높은 기체 생산 효율을 보였다.
또, 촉매가 뭉치거나 벗겨지는 정도가 줄어 전해 시스템을 장시간 안정적으로 구동시킬 수 있다.
류 교슈는 "하이드로젤을 전극에 적용해 전기화학적 기체생성반응 효율을 대폭 향상한 창의적인 원천 기술"이라고 말했다.
강윤석 석박사통합과정이 제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Material)'에 최근 공개됐다(논문명: Versatile, Stable, Scalable Gel-Like Aerophobic Surface System(GLASS) for Hydrogen Production).
