본 연구실은 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)와 음이온 교환막 연료전지(AEMFC)의 성능 및 내구성 향상을 위한 촉매와 막-전극 접합체(MEA) 개발에 중점을 두고 있습니다. 연료전지는 친환경 에너지 변환 장치로 각광받고 있으나, 고가의 귀금속 촉매 사용, 내구성 저하, 그리고 수분 및 반응물 관리의 어려움 등 다양한 기술적 한계에 직면해 있습니다. 본 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 백금(Pt) 기반 및 비귀금속 촉매의 합성, 촉매층 구조 제어, 그리고 고성능 MEA 제조 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 촉매의 활성 및 내구성 향상을 위해 나노 구조 제어, 탄소 껍질 코팅, 합금화, 단일 원자 촉매 등 다양한 첨단 합성법을 적용하고 있습니다. 또한, 막-전극 접합체의 구조적 최적화와 계면 공학을 통해 전기화학적 반응 효율을 극대화하고, 장기 운전 시 성능 저하를 최소화하는 방안도 모색하고 있습니다. 이를 위해 다양한 전기화학적 분석, 소재 특성 평가, 실제 구동 조건에서의 내구성 실험 등을 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 수소 모빌리티, 선박, 휴대용 전원 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능·고내구성 연료전지 시스템 실현에 기여하고 있습니다. 또한, 저비용·고효율화 기술을 통해 연료전지의 상용화와 친환경 에너지 사회 구현에 중요한 역할을 하고 있습니다.

연구실은 수소 생산을 위한 물 전기분해(수전해) 시스템의 핵심 소재 및 전극 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. 특히, 음이온 교환막(AEM) 및 양이온 교환막(PEM) 기반 수전해 장치의 효율과 내구성을 높이기 위한 촉매, 전극, 막 소재의 개발에 집중하고 있습니다. 귀금속 사용량을 줄이면서도 높은 활성과 안정성을 갖는 비귀금속 촉매, 나노구조화된 전극, 그리고 대면적 MEA 제조 기술 등이 주요 연구 주제입니다. 수전해 시스템의 상용화를 위해서는 저비용, 고효율, 장기 내구성 확보가 필수적입니다. 본 연구실은 역 오팔 구조, 3차원 다공성 금속폼, 그래핀폼 등 첨단 구조 설계와 합성법을 도입하여 전극의 반응 면적을 극대화하고, 전기화학적 촉매 반응의 효율을 높이고 있습니다. 또한, 실제 운전 환경에서의 내구성 평가, 염분 등 외부 요인에 의한 성능 저하 및 회복 기술 개발에도 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 수소 경제 실현을 위한 그린 수소 생산, 친환경 에너지 변환 시스템의 핵심 기술 확보에 기여하고 있습니다. 더불어, 선박, 모빌리티, 산업용 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능 수전해 시스템의 실용화와 에너지 전환 기술의 혁신을 선도하고 있습니다.