First-principles Designed Pt Alloy/Cluster Catalysts for PEMFC ORR
연구 내용
Pt계 합금 및 탄소 지지체에 고정된 클러스터 촉매의 흡착 특성을 제일원리 계산으로 규명하고, PEMFC ORR 전극에서 활성과 내구성을 동시에 확보하는 연구
함형철 연구실은 PEMFC의 cathode에서 산소 환원 반응(ORR) 성능을 좌우하는 활성 자리와 전극 열화 메커니즘을 제일원리 계산과 촉매-지지체 상호작용 관점에서 분석합니다. PtFe, PtCo, PtNi 등 Pt 합금 클러스터와 PtZn 계열 나노입자를 탄소 또는 Zn/N-도핑 탄소 지지체에 고정하여 산소 중간체 흡착 강도를 조절합니다. 또한 MOF 유래 탄소와 이온성 액체 캡슐화 구조를 활용해 고밀도 활성점을 형성하고, 반응 중 활성면적 유지와 내구성 향상을 목표로 전극 설계를 수행합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
3편
관련 특허
0건
관련 프로젝트
3건
연구 흐름
초기에는 Pt 기반 클러스터에서 산소 중간체 흡착이 ORR 활성에 미치는 영향을 제일원리 계산으로 분석하고, 탄소 원자의 고정 작용을 통해 인접 Pt 자리를 활성화하는 설계 틀을 정립했습니다. 이후 2024년에는 PEMFC/유연 배터리 조건을 고려하여 MOF 유래 탄소 지지체와 이온성 액체 캡슐화 구조로 고밀도 활성점을 구현하는 방향으로 확장했습니다. 2025년에는 ZIF-8 유래 ZnNC를 앵커로 활용해 ordered PtZn 나노입자를 형성하고, 계면 결합 에너지 기반으로 전기화학적 내구성 저하 요인을 완화하는 연구로 심화되었습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Carbon‐Embedded Pt Alloy Cluster Catalysts for Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Anchoring ordered PtZn nanoparticles on MOF-derived carbon support for efficient oxygen reduction reaction in proton exchange membrane fuel cells
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
관련 프로젝트
구분
제목
Diffusion 기반 촉매 역설계 모델 개발 및 재충전 수소 가스 배터리용 고효율 이중기능성 하이브리드 나노 구조 산소 발생/환원 촉매 설계
초고효율(〉68%) PEMFC를 위한 고성능 고내구성 전극 핵심 원천기술 개발
초고효율(〉68%) PEMFC를 위한 고성능 고내구성 전극 핵심 원천기술 개발