이원영 교수 연구팀 (제1저자 방세희, 유현식 석박통합과정생)은 삼성전기와의 공동연구로 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF=19.0, JCR<5 %)에 코어-쉘 구조에서 합금으로 순차적으로 변화하는 촉매를 개발하여 고체산화물 수전해전지 연료극의 소결 저항성과 촉매성을 동시에 개선한 연구결과를 게재하였다.

고체산화물 수전해전지는 고성능, 고효율 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 기존 제작 공정으로는 고온 소결 및 후속 연료극 환원 과정에서 발생하는 상당한 구조적 변화 때문에 전기화학적 성능 향상에 한계가 있다.

성균관대학교ž삼성전기 공동 연구팀은 분말 원자층 증착법 (ALD)를 사용해 소결 저항성이 우수하고 자발적으로 합금화가 이루어질 수 있는 NiO@CoO 코어-쉘 촉매를 제작했다. 균일한 CoO 쉘은 소결 과정에서 NiO의 조대화를 억제하여 연료 전극의 반응 면적을 확장하고, 후속 환원 과정에서 코어-쉘 구조가 추가적인 후처리 없이 자발적으로 균일한 NiCo 합금으로 변환되어 수소 발생 반응에 대한 촉매 활성을 향상시킬 수 있다. 단일 제작 공정 내에서 순차적으로 구조적 안정화와 촉매 활성화를 수행함으로써, 세계 최고 수준의 고체산화물 수전해 전지를 개발하였다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287), 산업통상자원부 (20223030040080), 삼성전기 연구개발의 지원을 받아 수행되었다.

논문정보

https://doi.org/10.1002/adfm.202525596