상세 설명

본 연구는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하는 전기화학적 에너지 전환 기술을 기반으로, 고효율 수소 생산, 탄소자원화, 그리고 전력–화학 융합형 시스템 구현을 위한 핵심 촉매 및 반응 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 우리 연구실은 나노스케일에서 반응 중심을 정밀하게 제어할 수 있는 전기화학 촉매 설계를 통해, 다양한 에너지 전환 반응의 활성, 선택성, 안정성을 동시에 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다. 먼저, 물 분해 반응(HER: 수소 발생 반응, OER: 산소 발생 반응)을 통한 고효율 수소 생산을 위해, 단일 원자 촉매(Single-Atom Catalysts, SACs) 및 이종계면(Heterointerface) 기반 촉매 구조를 설계하고 있으며, 산성 및 염기성 반응 환경 모두에서 높은 반응 활성과 장기 안정성을 구현하고자 합니다. 또한, 이산화탄소(CO₂) 및 메탄(CH₄)의 전기화학적 전환 반응을 통해 연료 및 고부가가치 화합물을 생산하는 탄소자원화 반응 시스템도 개발하고 있습니다. 이를 위해, 촉매의 전자구조 조절, 반응 경로의 선택적 제어, 계면 반응 속도론 조절 등에 중점을 두고, 반응 효율과 생성물 선택성을 정밀하게 제어하는 기술을 구현하고 있습니다. 이러한 촉매 및 시스템 개발은 계산화학 기반 설계와 operando 분석 기법(실시간 반응 분석)을 병행하여, 반응 메커니즘을 정량적으로 규명하고 그 결과를 다시 소재 설계에 반영하는 이론-실험 연계형 접근법으로 진행됩니다. 본 연구는 전기화학 기반의 청정에너지 전환 기술 구현에 필수적인 고활성·고안정 촉매 시스템 개발을 통해, 실제 응용 가능한 탄소중립형 에너지 시스템 플랫폼 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

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