본 연구실은 전기화학적 에너지 변환 및 저장 시스템의 효율성과 안정성을 극대화하기 위한 촉매 및 전극 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 수소 생산을 위한 수전해 촉매, 연료전지용 산소환원 및 산화반응 촉매, 이차전지용 고성능 전극 소재 등 다양한 에너지 응용 분야에 적합한 나노구조 및 코어-셸 구조의 촉매를 설계하고 합성합니다. 귀금속 사용량을 최소화하면서도 높은 활성과 내구성을 확보하기 위해, 전이금속 산화물, 탄화물, 질화물, 그리고 이종원소 도핑 탄소 소재 등 다양한 비귀금속 기반 촉매의 구조적·전자적 특성을 체계적으로 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 촉매의 활성점 구조, 표면 전자구조 조절, 계면 안정성 향상 등 미시적 수준의 설계 원리를 도입하여, 실제 에너지 변환 장치에서 요구되는 높은 효율과 장기적 안정성을 동시에 달성하는 것을 목표로 합니다. 예를 들어, 코어-패시베이션 개념을 도입한 코어-셸 나노입자 촉매는 연료전지 및 직접 액체 연료전지에서 우수한 내구성과 촉매 활성을 동시에 실현하였으며, 이는 기존 귀금속 촉매의 한계를 극복하는 중요한 성과로 평가받고 있습니다. 더불어, 본 연구실은 전기화학적 반응 메커니즘의 심층적 이해를 바탕으로, 촉매의 활성 및 선택성 향상, 그리고 전극 소재의 장기적 내구성 확보를 위한 새로운 합성 및 표면개질 전략을 지속적으로 개발하고 있습니다. 이를 통해 차세대 에너지 시스템의 상용화에 기여할 수 있는 혁신적 소재 및 기술을 선도적으로 제시하고 있습니다.

본 연구실은 지속가능한 자원순환과 탄소중립 사회 실현을 위한 전기화학적 분리 및 회수 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 리튬, 마그네슘, 암모늄 등 주요 금속 이온의 선택적 회수, 사용 후 이차전지 및 다양한 산업 폐수로부터의 자원 재생, 그리고 이산화탄소의 포집 및 전환 기술에 집중하고 있습니다. 전기화학적 인터칼레이션 전극, 선택적 이온 투과막, 나노구조 전극 소재 등 첨단 소재와 시스템을 활용하여, 기존 화학적 공정 대비 에너지 효율이 높고 환경 친화적인 자원 회수 공정을 구현하고 있습니다. 이와 더불어, 본 연구실은 이산화탄소의 전기화학적 포집 및 환원 기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage) 개발에도 주력하고 있습니다. 아민 기반 흡착제, 알칼리성 흡수제 등 다양한 매질에서의 직접 전기화학적 CO2 환원 반응을 연구하며, 포집과 활용이 통합된 시스템 설계 및 에너지 소비 저감 전략을 제시하고 있습니다. 또한, 전기화학적 방법을 통한 사용 후 CO2 흡착제의 재생, 리튬 회수와 연계된 자원순환 공정 등 다양한 융합 기술을 개발하여, 실질적인 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 자원 고갈과 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있는 미래형 기술로 주목받고 있으며, 실제 산업 현장 적용을 위한 파일럿 시스템 구축, 공정 최적화, 장기 신뢰성 평가 등 실용화 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 이를 통해 본 연구실은 녹색성장과 지속가능한 사회 구현을 위한 핵심 원천기술을 선도적으로 개발하고 있습니다.