*산소환원반응: 수소연료전지의 양극에서 일어나는 반응으로, 산소가 전자와 양성자와
반응해 물로 환원되는 반응이다.
□ 연구팀은 인위적으로 촉매를 과산화수소에 노출해 전해질의 산성도에
따른 촉매의 비활성화 연구를 통해 산성 조건에서 생성되는 불안정한
활성산소종*이 촉매 비활성화의 주요 원인이라는 것을 확인하였다.
*활성산소종: 산소 원자를 포함한 화학적 반응성이 있는 분자로, 과산화수소와 수
산화 라디칼 등이 포함된다.
∘ 0에서부터 14까지 모든 범위의 산성도를 다루면서 촉매의 산소환원반
응 비활성화 정도가 전해질의 산성도에 영향을 받는다는 것을 알아냈
다. 특히 산성 조건에서 가장 심각한 비활성화가 일어났으며 이는 촉
매 표면의 부분적인 산화와 연관이 있음을 밝혔다.
∘ 연구팀은 또한 전자스핀 공명 분광법*을 통해 활성산소종 생성 정도와
촉매의 비활성화 정도가 비례하는 것을 확인했다. 산성 조건에서 생성
되는 불안정한 활성산소종이 촉매 비활성화의 주요 원인이며, 촉매 및
수소연료전지의 내구성을 보장하기 위해서는 이들의 제어가 필요하다
는 것을 유추하는 결과이다.
*전자스핀 공명 분광법: 전자와 짝을 이루지 않은 물질을 연구하는 방법으로 기본
개념은 핵자기 공명(NMR)과 비슷하지만, 원자핵의 스핀 대신 방출되는 전자스핀
을 이용한다. 금속 착물 또는 유기 라디칼을 연구하는 데 특히 유용하다.
□ 지스트 최창혁 교수는 “이번 연구성과는 저렴한 철 기반 단원자 촉매
를 활용해 수소연료전지의 내구성 확보 전략을 수립하고, 직접 실험으
로 구현했다는데 가장 큰 의의가 있다”면서, “추후 고활성 및 내구
성이 확보된 산소환원 촉매 개발을 통해 미래 수소 경제 활성화에 기
여할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
□ 본 연구는 기후변화대응기술개발사업과 미래소재디스커버리사업의 지원
을 받아 수행되었으며, 연구성과는 미국 화학회가 발행하는 촉매분야
국제학술지 ‘ACS 카탈리시스’(ACS Catalysis)에 7월 20일 온라인 게재
되었다. <끝>