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함형철 연구실
인하대학교 화학공학과 함형철 교수
밀도범함수이론
백금계 합금 촉매
산소환원반응
연구 영역
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논문·특허
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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.
주요 논문
5
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1
Article
|
·
인용수 22
·
2024
Iridium Selenium Oxyhydroxide Shell for Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolyzer with Low Ir Loading
Myeong‐Geun Kim, Hyun Ju Lee, Tae Kyung Lee, Eungjun Lee, Haneul Jin, Jaehyun Park, Se Youn Cho, Sungho Lee, Hyung Chul Ham, Sung Jong Yoo
IF 18.2 (2024)
ACS Energy Letters
저Ir 전기촉매는 수소 경제의 발전을 위해 필요한 대규모 고분자 전해질 막 물 전기분해(PEMWE) 설비의 개발에 있어 핵심적이다. 그러나 저Ir 전기촉매의 성능과 내구성은 만족스럽지 못하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 고결정성 탄소(HCC) 지지체 위에 셀레늄-개질 Ir 나노입자를 제조하였다. HCC 지지체의 도입은 Ir 사용량을 효과적으로 감소시켰으며, Se 도입은 Ir의 열화(저하)를 완화하였다. Se 친핵체는 Ir의 전기화학적 산화를 억제하여, 초박막 IrOxHySez 껍질과 결정성 Ir 코어를 특징으로 하는 독특한 나노구조의 형성으로 이어졌다. 이론적 계산 결과, Ir의 전자 구조와 *O에 대한 결합 친화도가 변화되어 촉매 활성도가 향상됨이 나타났다. Ir-IrOxHySez/HCC는 소량의 Ir(0.05 mg·cm–2)로도 우수한 PEMWE 성능을 보였으며(Ir 질량당 비특정 동력 23.69 kW·gIr–1; 내구성 370 h), 따라서 탄소 지지체와 친핵체 유도 나노구조를 활용하는 전략은 Ir 사용량을 줄이면서 장기적인 PEMWE 성능을 확보하는 데 기여할 수 있다.
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00884
Iridium
Electrolyte
Electrolysis
Membrane
Materials science
Selenium
Polymer
Chemical engineering
Electrolysis of water
Electrochemistry
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 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
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
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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