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  • 이지훈 교수(전자공학과) 연구팀, 고전류/고온 산업 운영 조건에서 녹색 수소 생산을 위한 새로운 크롬 도핑된 NiBP 미세구 전기촉매 개발

    조회수 295 | 작성일 2025.01.24 | 수정일 2025.01.24 | 홍보팀

  • 이지훈 교수(전자공학과) 연구팀, 고전류/고온 산업 운영 조건에서 녹색 수소 생산을 위한 새로운 크롬 도핑된 NiBP 미세구 전기촉매 개발

    - 크롬 도핑된 니켈-붕화물-인화물(Cr/NiBP) 미세구(micro sphere, MS) 전기촉매로

    고전류/고온 산업 운영 조건에서 우수한 성능 및 안정적인 산업적 요구 사항 충족 -

    - JCR 카테고리MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY 분야 Q1, IF: 10.7 과학전문지 게재 -

     

     

    이지훈 교수(전자공학과) 연구팀, 고전류/고온 산업 운영 조건에서 녹색 수소 생산을 위한 새로운 크롬 도핑된 NiBP 미세구 전기촉매 개발

     

     

    본교 전자공학과 이지훈 교수 연구팀은 전자공학과 아하산 연구원(1저자)과 함께 크롬 도핑된 니켈-붕화물-인화물 (Cr/NiBP) 미세구 (micro sphere, MS) 전기촉매를 2단계 열수 접근 방식과 사후 어닐링 기법을 통해 세계 최초로 개발했다. 녹색 수소의 광범위한 적용은 심각한 기후 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있으며, 전 세계 에너지 수요를 충족 시키는데 도움이 될 것으로 기대되고 있는데 이를 위해서는, 산업 조건에서 강력한 고급 전기촉매 개발이 핵심 기술 과제 중 하나이다.

    본 연구에서는, 크롬 도핑된 니켈-붕화물-인화물(Cr/NiBP) 미세구(micro sphere, MS) 전기촉매를 사후 어닐링과 2단계 열수 접근 방식을 통해 시연하였다. 소량의 Cr 원자 통합으로 활성 부위와 고유 특성을 크게 향상시켜 수분 해리와 신속한 중간체 형성을 가속화할 수 있었다. Cr/NiBP MS1 M KOH 100mA cm-2에서 78mV 250mV 전위에 걸쳐 낮은 수소 발생 반응과 산소 반응 전압을 보여주며, 이는 기존 보고된 촉매전극 대부분의 성능을 능가하는 결과이다.

    최고의 이중기능성 전기촉매 중 하나로서, Cr/NiBP Cr/NiBP 2전극 구조는 1M KOH 100mA cm-2에서 1.54V에 불과한 낮은 전위를 나타내었으며, 2000 mA cm-2까지 RuO2( ) Pt/C(-) 벤치마크 전극의 성능을 능가하였다. 놀랍게도 60°C에서 6M KOH1000mA cm-2에서 240시간 이상 안정적인 수소 생산 성능을 유지하여 산업 작동 조건을 충족하는 빠른 응답, 부식 방지 및 견고한 구조적 무결성을 보여주었다. 또한, Cr/NiBP Pt/C2000mA cm-2에서 2.25V의 초저 셀 전압을 나타내었다.

    이지훈 교수(전자공학과) 연구팀, 고전류/고온 산업 운영 조건에서 녹색 수소 생산을 위한 새로운 크롬 도핑된 NiBP 미세구 전기촉매 개발 

    이중 기능성 Cr/NiBP Cr/NiBP는 벤치마크 Pt/C RuO2에 비해 고성능 전체 물 분해(OWS)를 보여주었습니다. Pt/C와의 커플링, Cr/NiBP Pt/C의 하이브리드 구성은 최대 2,000mA/cm2 고전류밀도까지 더욱 향상된 성능을 보여준다. (Small Methods, 2025)

    이번 연구의 연구진은 Md Ahasan Habib(박사과정, 광운대  1저자), Shusen Lin (연구교수, 광운대),Sumiya Akter Dristy (석박통합과정, 광운대), Mehedi Hasan Joni (석박통합과정, 광운대), Rutuja Mandavkar (박사과정, 광운대), Jae-Hun Jeong (연구교수, 광운대- 교신저자), Jihoon Lee (교수, 광운대  교신저자)이며, 광운대 단독연구로 진행되었다. 아하산 (Md Ahasan Habib) 학생은 202년 광운대 전자과 박사과정으로 입학하여, 현재 박사과정 5년차 연구원이다. 에너지, 광전자 나노 디바이스, 메타 디바이스 등 다양한 분야의 연구에 참여하여, 다수의 논문을 출판하였다.

    아하산 연구원은, “크롬 도핑된 NiBP 미세구 전기촉매 연구가 우수한 저널에 출판되어 기쁘며, 남은 학위기간을 잘 마무리하여 박사학위 취득 후, 우수기관에서 연구를 이어 나가 광운대를 빛내고 싶다는 포부를 밝혔다.

    이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 Brain Korea 21 Plus (BK-21 ), 중점연구소 사업 및 광운대학교의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 과학전문지 Small Methods (JCR IF: 10.7 JCR 카테고리 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY Q1) 20251월에 “Chromium-Doped NiBP Micro-Sphere Electrocatalysts for Green Hydrogen Production under Industrial Operational Conditions의 제목으로 게재 되었다(Web link: https://doi.org/10.1002/smtd.202401939)

    한편, 이지훈 교수 연구팀은 에너지 효율성이 높으며 성능이 우수한 에너지 소재, 메타표면 기반의 다양한 나노소재, 광전자 디바이스 및 시스템 기술 연구 등을 진행 중에 있으며, 현재까지 180편 이상의 SCI JCR 상위 rank 논문을 출판하고 있다. 이지훈 교수는 세계 저명 출판사의 SCI 저널지 Assistant Editor Editorial Board 직을 비롯해 다양한 SCI급 국제저널의 Guest Editor직과 국제 컨퍼런스의 다양한 커미티 및 오거나이즈 직도 맡고 있다. 또한 Advanced Materials (IF 27.4), Nano Energy (IF 16.8), Advanced Functional Materials (IF 18.5)지 외 30SCI 저널지의 리뷰어로도 지난 20여년간 활동 중이다.

     

담당부서 : 홍보팀 / 연락처 : 02-940-5504