연료전지·고분자전해질 전기화학 장치 및 고니켈 양극의 내구성/반응 선택성 제어 연구

Durability and reaction selectivity control for fuel cells and polymer-electrolyte electrochemical devices

연구 내용

수소 산화·산소 환원 등 경쟁 반응을 선택적으로 제어하고 전극 열화 경로를 억제하여 연료전지 및 전기화학 전극의 내구성을 향상하는 연구입니다

연료전지와 고분자전해질 기반 수전해에서 startup·shutdown 또는 운전 조건 변화로 인해 경쟁 반응이 발생하고, 그 결과 탄소 부식과 같은 열화가 누적될 수 있습니다. 본 연구는 촉매 표면의 전기적/물리적 조건을 조절해 수소 산화 반응(HOR) 선택성을 높이고 산소 환원을 억제하는 전략을 수행합니다. 또한 Ru 등 귀금속 기반 촉매에서 원자 구조를 조절해 부식과 성능 저하를 완화하는 접근을 병행합니다. 더불어 리튬이온 전지 영역에서는 고니켈 층상 양극에서 층상 질서와 격자 산소 안정성을 균형 있게 유지하는 소재 설계를 통해 장기 안정성을 확보합니다.

관련 프로젝트

5건

연구 흐름

초기에는 SU/SD 이벤트에서 anode 혼입 공기에 의해 ORR이 유도되는 문제를 전제로, Pt/TiO2 표면에서 수소 농도 변화에 따른 전기적 상태 차이를 활용해 HOR 선택성을 구현하는 방향으로 연구가 진행되었습니다. 이후 자동차 연료전지 내구성 측면으로 확장하여, Ru가 담지된 촉매에서 원자 구조를 정밀하게 조절해 부식과 활성 열화를 완화하는 실험을 수행하였습니다. 동시에 고분자전해질 수전해에서는 Schottky barrier 제어와 막-전극 접합부 구조·계면 제어를 통해 귀금속 저감과 반응 안정성 확보를 위한 원천 기술 축적을 이어가고 있습니다.

활용 가능성

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

자동차 PEM 연료전지 내구성 향상
SU/SD 조건 경쟁반응 억제 전극 설계
HOR 선택적 촉매 기반 전극 시스템
귀금속 원자구조 제어 촉매 플랫폼
탄소 부식 저감 운전 전략
PEM 수전해 귀금속 저감 소재 개발
Schottky barrier 기반 선택성 조절 기술
막전극접합체(MEA) 계면 안정화
고니켈 층상 양극의 격자 산소 안정화
에너지 변환 장치 성능-수명 동시 설계