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함형철 연구실
인하대학교 화학공학과 함형철 교수
밀도범함수이론
백금계 합금 촉매
산소환원반응
기본 정보
연구 분야
프로젝트
논문
구성원

함형철 연구실

인하대학교 화학공학과 함형철 교수

함형철 연구실은 화학공학과 기반의 촉매화학공학을 중심으로 에너지 변환 촉매를 설계합니다. 제일원리 계산(DFT)을 활용해 산소 환원 반응, 수전해 산소 발생, 수소 생산 반응의 활성 자리와 흡착 특성을 해석하고, 탄소 지지체 및 MOF 유래 탄소, 코어-셸 나노구조 등 합성 전략으로 전극·촉매 구조를 구현합니다. 또한 머신러닝과 미시반응 모델링을 결합해 Pt 계열 합금 촉매 후보를 탐색하며, 촉매 성능을 공정 단위의 지속가능성 평가와 연계하여 수소 생산 기술로 확장합니다.

밀도범함수이론백금계 합금 촉매산소환원반응수전해 촉매수소생산 촉매
대표 연구 분야
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Pt계 합금/클러스터 기반 PEMFC ORR 촉매의 제일원리·지지체 고정 설계 연구 thumbnail
Pt계 합금/클러스터 기반 PEMFC ORR 촉매의 제일원리·지지체 고정 설계 연구
First-principles Designed Pt Alloy/Cluster Catalysts for PEMFC ORR
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

71총합

5개년 연도별 피인용 수

1,676총합
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
·
인용수 32
·
2024
Tailoring the high-density active sites via metal-coordinated ionic liquid encapsulated trimetallic core-shell MOF-derived catalysts for superior ORR in flexible Al-air batteries
Muthukumar Perumalsamy, Arunprasath Sathyaseelan, Shanmugasundaram Kamalakannan, Vijayakumar Elumalai, Hyung Chul Ham, Sang-Jae Kim
IF 20.2 (2024)
Energy storage materials
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103447
Materials science
Catalysis
Tafel equation
Cathode
Ionic liquid
Carbon nanotube
Chemical engineering
Density functional theory
Ionic bonding
Power density
2
article
|
·
인용수 47
·
2024
Preferential heteroatom substitution into ZnIn2S4 nanosheets boosts photocatalytic hydrogen production
P. Bhavani, Shanmugasundaram Kamalakannan, D. Praveen Kumar, Hyung Chul Ham, Young‐Kwon Park, Wooyul Kim
IF 21.1 (2024)
Applied Catalysis B: Environmental
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124154
Heteroatom
Substitution (logic)
Photocatalysis
Hydrogen production
Production (economics)
Chemistry
Materials science
Nanotechnology
Chemical engineering
Hydrogen
3
article
|
인용수 63
·
2024
Carbon‐Embedded Pt Alloy Cluster Catalysts for Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Sangyong Shin, Eoyoon Lee, Jeonghyun Nam, Jaehoon Kwon, Yunji Choi, Bumjoon J. Kim, Hyung Chul Ham, Hyunjoo Lee
IF 26 (2024)
Advanced Energy Materials
Abstract Minimizing the use of platinum (Pt) in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) is crucial for expanding the PEMFC market. The most straightforward approach would be to reduce the size of Pt particles. However, small Pt clusters, particularly those <2 nm in size, typically exhibit reduced activity for the oxygen reduction reaction (ORR) due to the overly strong adsorption of oxygen intermediates. Additionally, these small Pt clusters tend to degrade more quickly, resulting in lower durability. In this study, carbon‐embedded Pt alloy cluster catalysts (PtFe, PtCo, PtNi) that demonstrate high activity and durability in the PEMFC cathode are presented. Density functional theory calculations indicate that carbon atoms stably adsorb onto the Fe sites of PtFe clusters, making the neighboring Pt sites active for ORR with an optimal adsorption strength for oxygen intermediates. This research can pave the way for developing durable and efficient ORR catalysts while significantly reducing Pt usage in PEMFCs.
https://doi.org/10.1002/aenm.202400599
Proton exchange membrane fuel cell
Catalysis
Materials science
Adsorption
Platinum
Carbon fibers
Chemical engineering
Alloy
Cathode
Cluster (spacecraft)
최신 정부 과제
47
과제 전체보기
1
2025년 8월-2028년 8월
|63,151,000
Diffusion 기반 촉매 역설계 모델 개발 및 재충전 수소 가스 배터리용 고효율 이중기능성 하이브리드 나노 구조 산소 발생/환원 촉매 설계
- 재충전 수소 가스 배터리용 이중기능성 하이브리드 나노 구조 ORR/OER 촉매 탐색용 diffusion 생성형 AI 개발 : (1)산화물/산화물, 산화물/황화물 헤테로 계면 구조 (2) perovskite 헤테로 gradient 표면 구조(기술적 목표) [Diffusion 생성모델 성능: Sinkhorn-distance (실제 noise와 예측 nois...
재충전 수소 가스 배터리
이중기능성 촉매
하이브리드 나노 구조 촉매
Diffusion 생성형 인공지능
밀도 범함수 이론
2
2025년 3월-2029년 12월
|572,500,000
초고효율(〉68%) PEMFC를 위한 고성능 고내구성 전극 핵심 원천기술 개발
고효율(≥ 68%) PEMFC를 위한 차세대 전극 핵심 원천기술 개발- 고효율 환경에서 고성능/고내구성을 달성하기 위한 차세대 전극 핵심요소 기술 개발 - 고효율 조건에서의 열화 거동 매커니즘 규명 및 피드백- 고성능/고내구성을 위한 PEMFC 운전 개발 및 대면적화
백금 촉매
전극 계면
내구성
열화 인자
고분자 전해질막 연료전지
3
2025년 3월-2027년 12월
|368,412,000
적층형 CMOS 집적회로 구현을 위한 고성능 p형 신소재 및 신소자 시스템 개발
[최종목표]ㅇ 고성능 p형 신소재, 신소자 개발 및 집적 요소 기술 확보를 통한 수직 적층형 CMOS 집적회로 개발[1차년도 목표]ㅇ TG-BC 구조의 고성능 p형 및 n형 트랜지스터 개발ㅇ n형 및 p형 박막의 선택적 습식/건식 식각 기술 개발 ㅇ 산화가 제어된 고품질 p형 박막 소재 원자층증착 기술 개발 ㅇ 제 1원리 계산(DFT calculation)...
p형산화물
원자층증착
모노리식3D
수직집적
산화물반도체
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023백금계 합금 및 탄소쉘을 포함하는 산소환원반응용 촉매1020230140708
거절2022초저함량 백금 및 이의 합금과 탄소쉘을 포함하는 산소 환원 반응용 서브나노클러스터 촉매1020220125307
등록2018루테늄 기반 암모니아 탈수소용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용하여 암모니아로부터 수소를 생산하는 방법1020180165486-
전체 특허

백금계 합금 및 탄소쉘을 포함하는 산소환원반응용 촉매

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230140708

초저함량 백금 및 이의 합금과 탄소쉘을 포함하는 산소 환원 반응용 서브나노클러스터 촉매

상태
거절
출원연도
2022
출원번호
1020220125307

루테늄 기반 암모니아 탈수소용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용하여 암모니아로부터 수소를 생산하는 방법

상태
등록
출원연도
2018
출원번호
1020180165486

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