(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 한국화학연구원은 소순용 박사, 이상영 연세대 교수 공동 연구팀이 전기화학 액화수소 기술(LOHC)에 활용할 수 있는 새로운 수소분리막 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
연구팀은 탄화수소 기반 고분자 전해질막인 ‘SPAES(Sulfonated Poly Aarylene Ether Sulfone)’를 새롭게 설계해 기존 과불소계 분리막(나피온)의 한계였던 톨루엔 투과 문제를 해결하고 수소화 반응 효율도 개선하는 데 성공했다.
수소는 기체 상태일 때 부피가 매우 커 액화시켜 운송하거나 저장한다. 수소 액화를 위해선 100기압 이상의 높은 압력이나 -252.9도 이하의 아주 낮은 온도가 필요해 경제적이지 않고 위험성도 높다는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해 전기화학 액화수소 기술이 사용된다.
다만 메틸시클로헥산에서 수소를 다시 분리하기 위해 전기적 반응을 가할 때 기존 전해질막은 톨루엔이 반대쪽 전극으로 확산돼 손실이 발생하고 수소화 반응 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
이에 연구팀은 SPAES 분리막의 친수성 도메인(이온이 이동하는 통로)을 2.1나노미터로 좁혀 톨루엔 확산을 억제함으로써 기존보다 약 20배 느린 속도로 톨루엔이 막을 통과하도록 했다.
그 결과 톨루엔 투과량은 나피온 대비 60% 감소했고 수소화 반응의 효율은 기존 대비 약 10% 이상 향상됐다.
소 박사는 “이번 연구는 전기화학 기반 수소 저장 시스템의 핵심 병목인 분리막 문제를 해결한 기술적 진전”이라며 “수소차, 수소 발전 등 친환경 에너지 시스템에 폭넓게 적용될 수 있어 수소경제 활성화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 재료·에너지 분야 국제 학술지 ‘메테리얼 케미스트리’에 게재됐다.
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