최근, 중국과학원 대련화학물리연구소의 장화민(張華民)연구원이 이끄는 연구팀은 양자교환막연료전지용 非귀금속 촉매제인 질소도핑 나노탄소 비귀금속 촉매제 연구에서 성과를 올렸다. 연구성과는 Energy & Environmental Science（DOI: 10.1039/C1EE01437D）에 발표되었으며, 후속연구도 진행중에 있다.

이 연구는 카본 제로겔(carbon xerogel)에 피리딘 타입(Pyridine-type) N과 흑연모양 N의 원위치 도입을 통해 인접 탄소원자의 전기공급능력을 높였고 활성화된 탄소원자를 직접 흡착하여 산소분자를 환원할 수 있어 산소환원반응의 선택성을 높였다. 이번에 개발한 질소도핑 나노성분에는 극미량의 전이금속성분이 포함되었는데, 탄소구조에서 노출된 많은 에지결함은 촉매산화환원반응에 많은 활성 사이트를 제공함으로써 질소를 도핑한 카본베이스 비Pt촉매제가 높은 산화환원반응의 촉매활성, 안전성과 메탄올 중독방지능력을 지닐 수 있도록 하였다. 산성조건에서 촉매제의 전기화학적 안전성은 Pt/C촉매제보다 우수하며, 알칼리성 연료전지체계에서 질소도핑 나노탄소촉매제의 촉매활성은 Pt/C활성과 같은 수준이며, 게다가 안전성은 Pt/C촉매제보다 우수한 것으로 나타났다.

이 연구성과는 Pt베이스 촉매제의 높은 비용과 자원부족 등으로 인해 양자교환막 연료전지의 산업화발전을 제약하던 병목문제 해결을 위한 새로운 구상을 제공하였다. 또한 탄소재료를 에너지촉매 신소재의 기초재료로 발전시키고 응용연구를 추진함에 있어서 중요한 의의를 지닌다.