전기화학적으로 재구성된 무정질 산화물-수산화물(oxy-hydroxides) 표면에 Ni3N 입자를 고정화함으로써, 백금족 금속(PGM)이 없는 산소발생반응(OER) 전극을 고효율로 개발하였다. 그 결과, O2에 대한 초소과전압 η(O2)가 271 mV인 조건에서 산업적 관련성이 두 배 향상된 전류밀도 1 A cm geo −2를 달성하였으며, 높은 턴오버 주파수 2.53 s −1, 높은 패러데이 효율 99.6 %, 연속 전기분해에서의 비상할 만한 OER 안정성 1000 h를 보였다. 전극-전해질 계면에서 전자 수송과 OER 반응속도를 크게 촉진하는 활성 부위가 풍부해진 독특한 무정질-결정질 계면을 나타낸다. 또한 효율적인 PGM-무첨가 음극(MoNi4/MoO2@Ni)과 결합하여, 이 전극은 70 °C에서 동작하는 음이온 교환막 물 전해조(AEMWE)에서 초순수 물-전해액으로 1.85 V 셀 전압 조건의 전류밀도 685 mA cm geo −2를 나타냈다. 이러한 결과는 고효율 산소발생 촉매의 설계와, 계통(그리드) 규모의 수소 생산을 위한 AEMWE의 실용적 구현에서의 중대한 발전을 보여준다.

전기화학적 포름산염(HCOO−) 생산을 이산화탄소 환원 반응(CO2 RR)을 통해 구현하는 것은 탄소중립 에너지 시스템에 대한 큰 가능성을 지니지만, 양극 산소 발생 반응(OER)의 높은 에너지 요구로 인해 실제 구현이 크게 저해된다. 따라서 OER을 더 에너지적·경제적으로 유리한 대체 양극 반응으로 대체하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 양극 포름알데히드 산화 반응(FOR)을 위한 고효율 Cu–Ag 촉매를 개발하였다. in situ Raman 분광법과 포괄적인 전기화학적 분석을 활용한 체계적 연구를 통해, Cu는 FOR에 대한 더 빠른 개시 전위를 가능하게 하고, Ag는 포름알데히드 흡착을 향상시켜 상승적으로 성능이 개선됨을 확인하였다. 최적의 Cu3Ag7 촉매는 FOR 성능이 우수했으며, 가역수소전극(VRHE) 대비 개시 전위 −0.05 V 및 0.1~0.5 V의 VRHE 범위에서 HCOO−에 대한 패러데이 효율이 90%를 초과하였다. CO2 RR과 결합한 FOR||CO2 RR 시스템에서는 양면에서 HCOO− 생산이 가능하여, 0.5 V의 초저 셀 전압에서 총 HCOO− 생성 속도 0.39 mmol h−1 cm−2를 달성했으며, 이는 이전에 보고된 전기화학적 HCOO− 생산 시스템의 성능을 능가한다. 또한 본 연구는 FOR을 다양한 음극 반응들과 통합하는 범용적인 양극 전략을 제시하며, 지속가능한 전기화학 기술의 발전을 위한 에너지 효율적인 화학 합성 접근을 제공한다.