[한국화학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전= 박주영 기자 = 한국화학연구원 이수언·채호정 박사 연구팀은 수소 전환율을 획기적으로 높인 저렴한 암모니아 분해 촉매를 개발했다고 16일 밝혔다.

암모니아(NH₃)는 수소(H₂)를 안전하고 효율적으로 저장·운송할 수 있는 친환경 에너지원으로 주목받고 있다.

암모니아에서 수소를 추출하려면 수소와 질소로 분해하는 화학반응이 필요한데, 기존 분해 과정에 사용되는 귀금속 루테늄 촉매는 가격이 비싸고 고온 반응이 필요하다는 한계가 있다.

연구팀은 비(非)귀금속인 '코발트-철'(CoFe) 기반 층상 이중산화물(LDO)에 세륨 산화물을 도입, 비교적 낮은 온도에서도 높은 효율을 낼 수 있는 촉매를 개발했다.

세륨 산화물은 촉매의 표면 구조를 조정해 금속 입자들의 뭉침을 막고 고유한 산화·환원 특성을 통해 촉매의 전자 특성을 조절할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀이 개발한 촉매는 450도의 온도에서 최고 81.9%의 암모니아-수소 전환율을 달성했다.

기존 촉매 반응에 필요한 온도(500도)보다 낮음에도 효율은 더 높았다.

연구팀이 2022년 개발한 비귀금속 촉매인 니켈 촉매의 전환율(45%)보다도 획기적으로 향상됐다.

장시간 연속 운전 후에도 촉매의 구조적 변화가 거의 없었으며, 수소 생산 효율도 유지되는 등 안정성을 보였다.

연구팀은 "개발된 촉매는 암모니아 기반 대형 수소 생산 플랜트, 수소 발전, 수소 스테이션, 선박 등 분야에 활용할 수 있다"며 "2030년 상용화를 목표로 추가 연구를 통해 촉매의 저온 수소 생산 성능을 높여 나갈 것"이라고 밝혔다.

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