이온교환막 기반 물분해·산소환원에서의 비정질/계면 촉매 활성 제어 연구

Interfacial control of catalytic activity in anion exchange membrane water electrolysis and oxygen reduction

연구 내용

비정질 삼원계 촉매의 구조·조성 최적화와 AgCu 상 계면의 활성 자리 형성을 통해 물분해의 산소발생 및 산소환원 반응 활성을 향상시키는 연구입니다.

전기화학 반응에서 촉매 활성과 성능을 좌우하는 구조 요소를 비정질/계면 관점에서 설계합니다. anion exchange membrane water electrolysis에서는 삼원계 비정질 electrocatalyst의 구조적 최적화를 통해 oxygen evolution의 과전압을 낮추고, 반응 동안의 전기화학적 거동을 전극·이온 환경과 함께 평가합니다. 또한 Ag-rich 및 Cu-rich AgCu 상의 경계에서 형성되는 lamellar 미세구조가 oxygen reduction activity를 향상시키는 현상을 다룹니다. 계면 상 분포와 미세구조를 연계하여 활성 자리의 역할을 해석하고, 동일한 미세구조 설계 원리를 산화·환원 반응에 적용하는 방향으로 연구를 진행합니다.

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연구 흐름

초기에는 비정질 금속계에서 전극 합성과 열처리/조성 조건이 산소발생 반응의 전기화학적 특성에 미치는 영향을 파악했습니다. 이후에는 anion exchange membrane 환경에서 촉매가 실제 반응 조건에서 어떻게 거동하는지 확인하고, 삼원계 구조 최적화를 통해 성능을 개선하는 연구로 확장했습니다. 병행하여 AgCu eutectic 계에서 상 계면과 lamellar 미세구조가 oxygen reduction 활성에 미치는 영향을 규명하는 데 집중했으며, 최근에는 촉매-계면 구조 설계를 공통 원리로 정리하는 방향으로 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

AEM 물분해용 산소발생 촉매
ORR 기반 공기전극 소재
비정질 전기촉매 조성 설계
계면 활성 자리 엔지니어링
전극 미세구조-성능 상관모델
전기화학 평가 기반 스크리닝
수전해용 장기 안정성 평가
전극 제조 조건 최적화
저과전압 전극 소재
산화·환원 반응 동시 성능 설계