Research Area
1. 대기오염물질의 전기화학적 저감
- 전기화학 반응을 이용하여 NOx, SO2, VOCs와 같은 유해 대기오염물질을 효과적으로 제거하는 기술을 개발합니다. 전극 표면에서의 전자 전달 반응을 통해 오염물질을 무해하거나 반응성이 낮은 형태로 전환하며, 반응 경로와 속도 결정 단계에 대한 이해를 기반으로 효율을 향상시킵니다. 해당 기술은 컴팩트한 장치로 개발하여 소규모 분산 시스템에 적용을 목표로 합니다.
2. 대기오염물질의 자원화 및 연료 전환
- 대기 중 CO2 및 질소산화물(NOx)을 메탄올(CH3OH), 암모니아(NH3), 비료 등 유용한 화학물질로 전환하는 전기화학 시스템을 연구합니다. 단순 제거를 넘어, 오염물질을 에너지 및 화학 자원으로 업사이클링(upcycling)하는 것이 핵심 목표입니다. 특히 CO → methanol, NOx → NH3와 같은 다단계 전환 반응에서의 선택성 제어와 반응 경로 최적화를 중점적으로 다룹니다.
3. 전기화학 반응 메커니즘 및 촉매 설계
- 전기화학 반응의 근본적인 메커니즘을 이해하고, 이를 기반으로 고활성·고선택성 촉매를 설계합니다. 분자 촉매와 고체 촉매를 모두 활용하여 활성점(active site)에서의 반응 경로를 규명하고, 전자 구조와 반응성의 상관관계를 분석합니다. 또한 in situ / operando 분석 기법을 통해 실제 반응 조건에서의 촉매 구조 변화를 추적합니다.
4. 가스 확산 전극 및 반응 시스템 개발
- 고속 반응을 구현하기 위해 가스 확산 전극(GDE)과 유동형 전기화학 반응기를 개발합니다. 기체-액체-고체 계면에서의 물질전달(mass transport)을 최적화하여 높은 전류밀도와 반응 효율을 달성합니다. 또한 전극 구조(다공성, 3D 구조)와 반응기 설계를 통해 실험실 수준을 넘어 실제 공정 적용이 가능한 시스템을 구축합니다.
