김병현 연구실
한양대학교 에너지바이오학과
김병현 교수
전기화학 촉매
수전해 전극
단일원자 촉매
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김병현 연구실
한양대학교 에너지바이오학과 김병현 교수
김병현 연구실은 계산재료과학과 인공지능 재료과학을 기반으로 전기화학 촉매 및 에너지 저장 전극 소재의 조성과 구조를 해석·설계합니다. Density Functional Theory 및 전기화학 실험을 활용해 Ni-Fe layered double hydroxide, perovskite, 단일원자·금속 인화물 계열 촉매의 활성점과 열화 요인을 규명하고, 알칼라인 수전해 전극의 운전 안정성을 확보합니다. 또한 N,O 공여 다공성 탄소와 3D 호스트를 통해 Na·Zn 금속 음극의 플래팅/스트리핑 가역성을 향상시키는 연구를 수행합니다. 이와 함께 소재 빅데이터 플랫폼 구축 과제를 통해 온톨로지와 자연어처리 기반 연구데이터 생태계를 구축합니다.
전기화학 촉매수전해 전극단일원자 촉매DFT 계산재료과학퍼로브스카이트 소재
대표 연구 분야
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DFT 기반 알칼라인·산성 수전해 전기화학 촉매 및 셀 수준 안정화 연구
DFT-guided electrocatalyst development for alkaline/acidic water electrolysis and cell-level durabil
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DFT 기반 알칼라인·산성 수전해 전기화학 촉매 및 셀 수준 안정화 연구
DFT-guided electrocatalyst development for alkaline/acidic water electrolysis and cell-level durabil
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금속 음극용 단일원자·3D 호스트 설계로 무애노드 및 고효율 플래팅/스트리핑 구현 연구
Single-atom and 3D host engineering for anode-free and high-efficiency metal plating/stripping
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소재 온톨로지·자연어처리 기반 연구데이터 생태계 플랫폼 구축 연구
Building a materials research data ecosystem platform with ontology and NLP
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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 4
·
2025Durable and Efficient Solar CO 2 ‐to‐CO Conversion Enabled by Single‐Atom Ag on Zn 3 (PO 4 ) 2 Cathode Coupled With a GaAs/Pt SA @NiOOH Photoanode
Maheswari Arunachalam, Kwangsoo Kim, Kug‐Seung Lee, Byung‐Hyun Kim, Soon Hyung Kang
IF 26 (2025)
Advanced Energy Materials
인간 활동에 기인한 이산화탄소(CO2) 배출을 감소시키고 재생 가능 연료로 전환해야 할 필요성이 증가함에 따라, 혁신적인 탄소 전환(carbon-conversion) 방법의 중요성이 부각되며, 최근에는 광전극 보조 CO2 환원(photoanode-assisted CO2RR, photoanode-CO2RR)이 유망한 전략으로 등장하고 있다. 본 연구는 새로운 계면 공학 방식의 촉매를 제시한다. 즉, 분리된 Ag 단일원자(SA)들을 인산아연(zinc phosphate, Zn3(PO4)2) 나노큐브에 균일하게 도핑한 Ag SA @Zn3(PO4)2 촉매로, 효율적인 전하 전달을 촉진하고 CO2 RR에서 고도로 선택적인 일산화탄소(CO) 생산을 가능하게 한다. 밀도범함수이론(DFT) 계산은 Ag SA의 도핑이 Zn3(PO4)2의 전자 구조를 변화시켜 반응 중간체의 흡착을 최적화함을 추가로 보여준다. 또한 GaAs/Pt SA @NiOOH 광전극과 Ag SA @Zn3(PO4)2 음극을 통합한 광전기화학(PEC) 플로우 셀은 태양광-연료 효율(소라 투 퓨얼, STF) 4.7% 및 패러데이 효율(FE) 94%로 일산화탄소(CO) 생산을 달성하여 CO2 환원 반응 속도가 유의미하게 향상되었음을 입증한다. 더 나아가, PV 모듈로 구동되는 통합형 Ag SA @Zn3(PO4)2 ||Pt SA @NiOOH 단독 광보조 시스템은 외부 바이어스 0 조건에서 연속적으로 작동하며 평균 CO FEco 90%를 달성한다. 이러한 뛰어난 성능은 AM 1.5G 조명 하에서 태양광-CO 전환 효율(ηSTF co) 8.8%에 해당하며, CO2 환원을 위한 효과적이고 내구성 있는 용액으로서의 잠재력을 보여준다.
https://doi.org/10.1002/aenm.202502953
Materials science
Cathode
Atom (system on chip)
Nanotechnology
Inorganic chemistry
Physical chemistry
2
Article
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인용수 4
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2025Facet‐Controlled Growth of Molybdenum Phosphide Single Crystals for Efficient Hydrogen Peroxide Synthesis
Seo Hyun Kim, Jeonghyun Kim, B.-C. Park, Hanhwi Jang, Jeong‐Gyu Lee, Soonmin Yim, Jae Won Jeong, Seyoung Koo, Yeon Sik Jung, Byung‐Hyun Kim, Min‐Jae Choi, Hyeuk Jin Han
IF 26.8 (2025)
Advanced Materials
기둥의 면(facets)은 OOH 흡착 강도를 감소시켜 촉매 활성을 향상시키며, 그 결과 과전위를 낮춘다. 본 연구는 촉매 성능을 최적화하는 데 있어 면 공학(facet engineering)의 중요성을 강조하고, 에너지 및 환경 응용을 위한 고도화된 TMP 기반 물질을 설계하는 경로를 제시한다.
https://doi.org/10.1002/adma.202500250
Overpotential
Phosphide
Materials science
Molybdenum
Faraday efficiency
Electrocatalyst
Catalysis
Transition metal
Facet (psychology)
Electrochemistry
3
Article
|
인용수 39
·
2024Coordination Engineering of N, O Co‐Doped Cu Single Atom on Porous Carbon for High Performance Zinc Metal Anodes
Kyungbin Lee, Eun Ji Kim, Jaekyum Kim, Keun Hee Kim, Young Jun Lee, Michael J. Lee, Kun Ryu, Sangyong Shin, Jae‐Young Choi, Seung Ho Kwon, Hyunjoo Lee, Jung Kyu Kim, Byung‐Hyun Kim, Bumjoon J. Kim, Seung Woo Lee
IF 26 (2024)
Advanced Energy Materials
아연(Zn) 금속 음극에서 나타나는 열악한 사이클링 안정성 및 낮은 쿨롱 효율의 전통적 문제는 이들의 실용적 적용을 제한해 왔다. 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 3차원 질소(N) 및 산소(O) 공-도핑 다공성 탄소(3D nitrogen (N) and oxygen (O) co-doped porous carbon) 위에 원자적으로 분산된 단일 구리(Cu) 원자 단일 금속-원자 설계를 도입하여, 고도로 가역적인 Zn 호스트를 제시한다. CuNOC 구조는 초기 Zn 핵생성에 대해 매우 활성적인 반응 자리를 제공하며, 나아가 균일한 Zn 석출을 촉진한다. 또한 3D 다공성 구조는 사이클 동안의 부피 변화를 더욱 완화하여, 균일한 Zn2+ 플럭스를 가능하게 한다. 그 결과 CuNOC는 고정 용량 1 mAh cm−2에서 전류 밀도 2 및 5 mA cm−2 조건으로 1000 사이클 이상 Zn 도금/박리 공정에서 탁월한 가역성을 보였으며, 5 mA cm−2 및 5 mAh cm−2 조건에서 700 h 이상 안정적인 작동과 낮은 전압 히스테리시스를 달성하였다. 더불어 밀도범함수이론 계산 결과, 원자적으로 분산된 단일 Cu 원자를 갖춘 다공성 탄소에 N과 O를 공-도핑하면 안정적인 Zn 핵생성에 효율적인 아연친화적(zincophilic) 자리가 형성됨이 나타났다. CuNOC 호스트 음극과 높은 로딩의 V2O5 양극을 사용하는 전지(full cell)는 5 A g−1까지 우수한 레이트 특성을 보였고, 0.5 A g−1에서 400 사이클 이상 안정적인 사이클 수명을 나타냈다.
https://doi.org/10.1002/aenm.202303803
Materials science
Faraday efficiency
Nucleation
Anode
Zinc
Chemical engineering
Carbon fibers
Metal
Metallurgy
Electrode
최신 정부 과제
10
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1
2025년 3월-2027년 12월
|375,000,000원고효율 고안전 고내구 가압 알칼라인 수전해 차세대 이온솔베이팅 분리막 개발
고효율 고안전 고내구 알칼라인 수전해 이온솔베이팅 분리막 개발 .
알칼라인 수전해
이온솔베이팅 분리막
면저항
성능
인공지능
2
2025년 3월-2027년 12월
|500,000,000원고효율 고안전 고내구 가압 알칼라인 수전해 차세대 이온솔베이팅 분리막 개발
고효율 고안전 고내구 알칼라인 수전해 이온솔베이팅 분리막 개발 .
알칼라인 수전해
이온솔베이팅 분리막
면저항
성능
인공지능
3
2024년 6월-2027년 12월
|1,501,100,000원폭 600 mm 저변형 백사이드 보호필름 소재 및 공정 기술 개발
웨이퍼/패널 변형이 최소화되고 out-gassing이 적으며 신뢰성이 우수한 백사이드 보호필름 소재 및 공정 기술 개발
반도체
패키징
팬아웃
배면보호필름
휨