Se-조절 저Ir 로딩 PEM 수전해용 OER 전극 촉매 설계 연구

Selenium-modulated Low-Ir OER Catalysts for PEM Water Electrolysis

연구 내용

탄소 지지체에 Se를 도입해 Ir 나노입자의 열화와 전자구조를 동시에 제어하고, PEM 수전해에서 OER 성능과 내구성을 높이는 연구

함형철 연구실은 PEM 수전해에서 Ir 기반 OER 전극의 성능 저하를 억제하기 위해 Se-조절 나노구조 설계에 집중합니다. 고결정도 탄소 지지체(HCC)에 Ir 나노입자를 형성하고, Se의 핵생성-억제 역할을 통해 초박막 IrOxHySez 셸과 결정성 Ir 코어의 조합을 구현합니다. 이 과정에서 Ir의 전자구조와 O 결합 친화도가 변하면서 반응 경로의 활성화가 유도되도록 촉매 구조를 최적화합니다. 또한 수전해 장시간 운전에서 Ir 열화 억제를 목표로 촉매-지지체 계면 안정성을 평가합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

연구는 저Ir 로딩 조건에서 OER 활성을 유지하면서 전극 열화를 줄이기 위한 나노구조 전략을 기반으로 진행되었습니다. HCC 지지체에 Ir을 고정하고 Se 치환을 통해 산화-열화 과정과 전자구조 변화를 동시에 완화하는 방향으로 설계를 수행했습니다. 이후 수소 생산 인프라 확장 관점에서 2021년부터 MCEC 1kW급 고온 수전해 전지 프로토타입 개발 과제를 통해 운전 조건을 고려한 촉매 적용성을 검토했습니다. 최근에는 재충전 수소가스 배터리용 이중기능성 하이브리드 촉매 설계로 확장하여, OER/ORR 동시 요구 조건에서 구조 안정성을 유지하는 로직을 정립하고 있습니다.

활용 가능성

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

저Ir 로딩 OER 전극
PEM water electrolysis 촉매 플랫폼
탄소 지지체 계면 안정화
Se-유도 코어-셸 합성
장시간 내구성 평가
전력-수소(Power-to-Hydrogen) 시스템
수전해 스택 운전 최적화
촉매 전자구조 기반 설계
부식/산화 억제 전략
재생에너지 연계 수소 생산