김수민 교수팀과 성균관대학교 에너지과학과의 김기강 교수팀은 고효율 수소 생산을 위한 이중기능 전기촉매를 개발했다. 이 연구결과는 세계적인 학술지 Nano Energy(IF = 16.8, JCR 5.4%)에 2024년 5월 27일자로 게재되었다. 김수민 교수팀의 권지수(석사졸업)이 공동 1저자로 참여하였으며, 이지호(석사졸업), 홍소현(박사과정) 등이 공동저자로 참여하였다.

연구팀은 기존 상업적 촉매인 Raney Ni가 높은 전류 밀도를 낮은 전압으로 달성하지 못하고, Pt 기반 촉매와 Ru/Ir 기반 산화물이 높은 비용과 불안정성으로 인해 산업적 적용에 한계가 있다는 문제를 지적했다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 RuP2/Ni5P4/NiMoO4 이종구조 전기촉매를 수열합성법으로 제조하고, 이를 통해 산업 조건(80°C, 6M KOH)에서 2000 mA cm⁻²의 전류 밀도에서 낮은 과전압으로 높은 수소 생산 효율을 달성했다. 이 촉매는 상업용 Pt/C 및 RuO2 촉매를 능가하는 성능을 보였으며, 귀금속 의존도를 크게 줄일 수 있는 잠재력을 보여주었다.

이번 연구는 비용 효율적인 산업 규모의 수소 생산을 위한 혁신적인 솔루션을 제시하며, 향후 친환경 에너지 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 또한, 높은 내구성과 성능으로 인해 재생 가능한 에너지원과의 연계가 가능하여, 지속 가능한 수소 경제 구축에 기여할 것이다.

논문명: A robust and highly active bimetallic phosphide/oxide heterostructure electrocatalyst for efficient industrial-scale hydrogen production