Scale-up of ultra-low-platinum and Pt-based alloy electrocatalysts via particle-size and surface-rearrangement control
연구 내용
Pt-기 합금 촉매의 입자 크기와 표면 조성을 공정 조건으로 제어하고, 그래핀 등 보호층과 캡슐화로 내구성을 확보하며 연료전지 전극을 대량 생산하는 연구
백금 사용량을 줄이기 위해 Pt-기 합금과 코어-쉘 구조를 적용하지만, 열처리와 운전 중 응집·선택성 저하가 발생할 수 있습니다. 본 연구실은 CO 분위기 열처리로 표면 Pt 농축과 near-surface alloying을 유도하는 설계, 고결정성 탄소 기반 캡슐화로 sub-3 nm급 입자 성장과 용출을 억제하는 설계, 그리고 압력 기반 크기 제어로 산소환원 반응용 intermetallic 촉매의 입자 크기를 안정화하는 전략을 수행합니다. 또한 그래핀 보호층 적용과 MEA/PAFC 전극 공정화를 통해 전극 구현 관점의 내구성 검증을 병행합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
3편
관련 특허
1건
관련 프로젝트
3건
연구 흐름
초기에는 Pt-Co 기반 이중 코어쉘 촉매에서 H2 산화 선택성을 확보하고, 탄소쉘로 계면 반응을 제어하는 특허 기반 설계를 확보했습니다. 이후 대량 생산 공정 관점에서 그래핀 보호층을 적용한 초저백금 촉매 양산기술과 MEA 부품화, PAFC 전극용 Pt 합금 나노촉매의 300 kg/월급 스케일업 연구를 수행했습니다. 촉매 성능을 뒷받침하기 위해 고loading sub-3 nm PtNi 합금의 고체상 합성 거동을 캡슐화 동역학 관점에서 분석하고, 압력 유도 크기 제어로 PtFe@Pt 계면 구조를 안정화하는 연구로 확장했습니다. 2025년에는 표면 재배열을 결합한 Pt-lean 합금 설계를 통해 내구성과 활성을 함께 달성하는 방향으로 정교화했습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Carbon encapsulation dynamics for the solid-state synthesis of high-loading sub-3 nm PtNi alloy electrocatalysts
Pressure-induced size control: A protective-layer-free strategy for sub-4 nm PtFe@Pt intermetallic electrocatalysts for the oxygen reduction reaction
Anti‐Aggregation and Surface Rearrangement Strategy for High‐Performance Pt‐Lean Alloy Catalysts in the Hydrogen Oxidation Reaction
관련 특허
구분
제목
수소산화반응 선택성을 갖는 이중 코어쉘 Pt-Co 촉매 및 그 제조방법
관련 프로젝트
구분
제목
그래핀 보호층 적용 초저백금 촉매 양산기술 및 MEA 부품화 기술개발
300kg월 이상 대량 생산 백금합금 나노촉매 기반 발전용 PAFC 전극 기술개발
친환경 도심형 발전소 확대를 위한 성능 300mA/cm2@0.8V, 내구성 8 μV/h를 갖는 발전용 PEMFC MEA 핵심 소재 기술 개발