TANAKA의 산업용 귀금속 사업을 전개하는 TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES가 ‘PEM형 수전해용 전극촉매 개발 및 실용화’ 분야에서 일반사단법인 촉매공업협회로부터 ‘2025년도 촉매공업협회 기술상’을 수상했다.
6월 5일 개최된 촉매공업협회 시상식에서 표창장을 받았으며, TANAKA의 아리마 잇케이가 수상 기념 강연을 진행했다.
탄소중립사회 실현을 위해서는 재생 가능 에너지의 보급이 필요하다. 그러나 재생 가능 에너지는 발전 타이밍을 제어할 수 없다는 점이 해결해야 할 과제이다. 예를 들어 주간에 맑은 날에는 태양광 발전으로 발전 가능하지만, 햇빛이 없는 시간에는 발전할 수 없는 등의 문제가 있다.
이 문제를 해결하는 방법으로 ‘PEM (Proton Exchange Membrane: 프로톤 교환막)’형 수전해 등의 기술을 이용해 재생 가능 에너지 등의 잉여 전력으로 수소를 제조 및 저장해 필요한 때에 에너지원으로 활용하는 ‘Power to Gas (P2G)’ 기술이 최근 주목받고 있다. 즉, PEM형 수전해는 Power to Gas 및 탄소중립 실현에 중요한 기술이 되고 있다.
PEM형 수전해의 기술적 과제인 ‘수소 크로스오버 현상’을 해결하는 신촉매 기술
이번 기술상을 받은 ‘PEM형 수전해용 전극촉매 개발 및 실용화’는 ‘산소 발생 촉매(Oxygen Evolution Reaction: OER)’와 ‘재결합 촉매(Gas Recombination Catalyst: GRC)’의 2원 기능을 갖춘 촉매를 신규 개발하고 실용화했다.
이 촉매 기술로 수전해 반응 과정에서 높은 전해 효율을 유지한 채로 애노드(양극) 측의 수소 농도를 효율적으로 저하시켜, PEM형 수전해의 기술 과제인 ‘수소 크로스오버 현상’을 해결하는 데 성공했다.
‘수소 크로스오버 현상’은 수전해 반응 시 캐소드(음극) 측에서 생성된 수소(H2) 가스가 PEM을 투과해 산소(O2)가 존재하는 애노드(양극) 측으로 이동하는 현상으로, 폭발 및 화재의 위험이 있다. 기존에는 수소 크로스오버를 억제하는 방법으로 막 두께가 두꺼운 PEM을 사용했으나, 후막화에 의해 저항이 증가해 전해 효율을 저하시킨다는 문제가 있었다.
이번에 개발한 촉매를 활용함으로써 PEM을 박막화할 수 있게 돼 안전성과 전해 효율을 크게 향상할 수 있게 됐다. 이 촉매는 양산화에 성공했으며, 현재 일본 국내외 고객에게 공급이 가능하다.
TANAKA는 이 기술을 중심으로 향후 더욱 추진될 탄소중립사회 실현에 이바지할 것으로 예상된다.
‘2025년도 촉매공업협회 기술상’ 수상 내용
– 표창 종류: 기술상
– 수상자 이름: TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES Co., Ltd. 아리마 잇케이, 고나카 사키, 후지타 미쓰하루, 이토 미즈키, 야마시타 다쓰히로
– 수상 제목: ‘PEM형 수전해용 전극촉매 개발 및 실용화’
