UNIST 류정기·이준희 교수팀이 식물의 광합성 원리를 모방해 망간 산화물에 네오디뮴을 결합한 산소발생 촉매를 개발했다. 산성 환경에서 쉽게 녹는 망간의 약점을 네오디뮴 첨가로 전자 구조를 재편해 보완했으며, 3가 망간과 이산화망간 영역이 반응과 안정성을 각각 담당하는 구조다. 전극 면적 1㎠당 200 mA 조건에서 1천 시간 이상, 실제 양성자교환막수전해조 적용 시 1㎠당 100 mA에서 600시간 넘게 성능 저하 없이 구동해 비교 촉매(300시간) 대비 내구성을 확인했다. 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션스에 게재됐으며, 수전해 양극에 필수적인 고가 이리듐 의존도를 낮출 단서로 제시됐다.
핵심
- 망간 산화물에 네오디뮴을 결합해 산성 환경에서의 내구성과 반응 효율을 동시에 높인 산소발생 촉매 개발
- 3가 망간(반응)과 이산화망간(안정성) 영역의 역할 분담 구조를 DFT 계산으로 뒷받침
- 1㎠당 200 mA 조건에서 1천 시간 이상, 실제 PEMWE 장치에서 600시간 넘게 성능 저하 없이 구동
- 값비싼 이리듐 산화물 의존도를 낮출 수 있는 비귀금속 대체 촉매 가능성 제시
원문 · 케미컬뉴스 — UNIST 연구진, ‘고성능 망간 수전해’로 이리듐 벽 넘었다
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