과학연구

직접에타놀연료전지전극촉매연구에서 미분전기화학질량분석법의 응용

 2020.12.21.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초기술과 새 재료기술, 새 에네르기기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격방향으로 정하고 힘을 집중하여야 합니다.》

에네르기는 인류의 생존과 사회발전의 중요한 물질적기초이다. 오늘날 세계적으로 공업화와 도시화가 급속히 추진됨에 따라 심각한 에네르기위기와 함께 환경오염문제가 초래되여 사회의 지속적인 발전을 엄중히 위협하고있다. 그러므로 새로운 록색에네르기원천을 적극 개발하는것은 전세계적인 관심사의 하나로 되고있다.

화학에네르기를 전기에네르기로 직접 변환하는 에네르기전환효률이 높은 록색에네르기전환체계인 연료전지는 21세기의 가장 전망되는 대용에네르기원천의 하나로 되고있다.

직접에타놀연료전지(DEFC)는 에네르기전환효률이 높고 환경오염정도가 낮으며 안전하고 부하에 따라 발전효률이 변하지 않는 등 많은 우점을 가지고있는것으로 하여 광범한 응용전망을 가지고있다. 직접에타놀연료전지는 다른 직접액체연료전지들에 비해 여러 측면에서 우점을 가지고있지만 연료인 에타놀의 산화과정이 매우 복잡하고 백금과 같은 귀금속촉매의 소요량이 많으며 촉매의 활성이 낮고 산화과정에 생성되는 일산화탄소와 같은 중간생성물들에 의해 촉매가 중독되는것으로 하여 전지의 효률이 낮다.

이로부터 세계적으로 촉매의 활성이 높고 중독저항성이 강한 새형의 전극촉매의 개발과 함께 촉매화물림새연구를 심화시켜 새형의 전극촉매설계와 개발을 위한 리론적기초를 마련하기 위한 연구들이 널리 진행되고있다.

전극촉매에 의한 에타놀의 산화반응물림새연구에서 미분전기화학질량분석법은 위력한 연구수단으로 되고있다.

미분전기화학질량분석법은 원위치전기화학분석방법으로써 휘발성 반응중간생성물과 최종생성물에 대한 분석을 진행하고 얻어진 정성 및 정량자료에 기초하여 전기화학반응물림새를 해명한다.

김일성종합대학 첨단기술개발원의 연구집단은 지난 2017년부터 미분전기화학질량분석체계를 새롭게 구성하고 분석방법을 확립하기 위한 연구사업을 힘있게 벌렸으며 화학환원법으로 활성이 높은 백금-망간합금전극촉매를 개발하고 미분전기화학질량분석방법에 기초하여 전극촉매에서 일어나는 연료의 산화반응물림새를 해명하여 연료전지의 질적지표를 향상시킬수 있는 과학리론적기초를 마련하고 연구결과들을 Elsevier출판사에서 발간하는 SCI급국제학술잡지를 비롯한 여러 국제학술잡지들에 발표하는 성과를 이룩하였다.

현재 우리 나라에서 미분전기화학질량분석법에 기초한 전기화학반응물림새해명에 대한 연구는 시작에 불과하며 앞으로 해결해야 할 많은 문제들이 남아있다.

연구자들은 앞으로 활성이 보다 높은 여러가지 종류의 전극촉매들을 합성하는것과 동시에 반응물림새연구를 위한 분석체계의 분석감도와 정확성을 보다 향상시키기 위한 연구사업을 힘있게 벌려나가고있다.