Fuel Cells
연료 전지
에너지 자원으로써 수소 개발은 중요한 관심 분야로 부상했습니다.
구체적으로 연료 전지는 이온전도성 전해질을 사이에 두고 전극을 통해 가스연료와 산화제 가스를 전기화학적으로 결합시켜 전기와 열을 발생시키는 에너지 변환 장치입니다.
수소 연료 전지는 수소의 화학 에너지를 사용하여 효율적으로 전기를 생산합니다. 이 분야에서 본 연구실의 초점은 향상된 촉매 효율, 높은 페러데이(faradaic)
효율 및 확장성에 대한 낮은 과전위를 가진 새로운 촉매를 개발하는 것입니다. 특히, 느린 산소 환원 반응(Oxygen reduction reaction, ORR)을 처리하고
통합 금속(백금, Pt)과 지지체 사이의 상호 작용을 이해함으로써 이러한 하이브리드 구조의 장기 안정성을 보장하는 합리적으로 설계된 시스템을 개발했습니다.
코어-쉘 복합 나노입자를 이용한 PtFe 촉매 연구
본 연구에서는 금 나노입자와 전도성고분자를 코어-쉘 입자 형태 기반으로 백금의 함유량을 감소시켰으며 이를 연료전지의 양극의 산소환원반응 및 산화반응에 대해 고찰하였습니다.
이는 기존의 연료전지 백금/탄소기반의 촉매제 보다 백금의 함유량을
줄이면서 향상된 산소환원반응과 연료 산화반응을 확인하였으며
안정성 측정을 통해서 내구성이 뛰어난 전기촉매임을 제시하였습니다.
다공성 Hollow Capsule 형태의 하이브리드 소재를 이용한 고효율 산소환원반응 연구
본 연구에서는 기존 연료전지의 촉매인 백금 입자가 배제된 비금속 TiO2/rGO 하이브리드 소재를 이용하여 고효율의 전기촉매 활성을 유도하여 차세대 전기촉매로 이용 가능함을 제시하였습니다. 하이브리드 메조세공성 TiO2/rGO 나노입자의 경우 Ti3+ 형태로 원소가 도핑되어 있는 것을 확인하였습니다.
Cyclic voltammetry (CV) 및 linear sweep voltammetry (LSV) 실험으로부터 향상된 산소환원반응을 확인하였으며 촉매의 안정성 측정을 통해 내구성이 뛰어난 신소재임을 입증하였습니다. 본 연구에서 도출한 개념은 차세대 에너지 저장 및 변환, 광촉매 및 센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
- Representative works in PNML:
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- K. Chung et al., Nanoscale 2019, 11, 23234-23240
C.H. Sung et al., Adv. Mater. Interfaces 2017, 4, 1700564
J.-E. Lee et al., J. Mater. Chem. A 2017, 5, 13692–13699
R. Boppella et al., J. Mater. Chem. A 2017, 5, 7072 –7080
J. Park et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 103-109
T. Ming et al., J. Phys. Chem. 2013, 117, 15532