Recently, the use of fossil fuels has increased as a result of rapid industrial development, and the problem brought on by the exhaustion of fossil fuels and environmental pollution is attracting a lot of attention. Eco-friendly energy technologies with low carbon dioxide emissions are expected as a solution to overcome the problems arising from the use of fossil fuels. Fuel cells have emerged as a promising technology for sustainable energy because of high energy density and low carbon dioxide emission. However, the high price of platinum used to improve the slow oxygen reduction reaction of the cathode is hindering the commercialization of fuel cells. In this study, we controlled the surface properties of materials to improve catalytic activity through various material design methods. In the first chapter, we enhanced the catalytic activity of Ag via the interaction between metal and oxide support using experimental method. In the second chapter, we designed new promising ORR catalysts with core@shell structure by controlling the surface properties of the shell material through exploration of the ternary material space using machine learning.
최근 급속한 산업발전으로 화석연료의 사용이 증가하고 있으며, 화석연료의 고갈과 환경오염이 문제로 대두되고 있다. 따라서 이산화탄소 배출량이 적은 친환경 에너지 기술 개발에 대한 관심도 높아지고 있다. 친환경 에너지 기술 중 하나인 연료전지는 높은 에너지 밀도와 낮은 이산화탄소 배출량으로 인해 많은 연구들이 진행되고 있다. 다만 양극의 느린 산소 환원 반응을 개선하기 위해 사용하는 백금의 높은 가격이 연료전지의 상업화를 저해하고 있다. 본 연구에서는 다양한 재료 설계 방법을 통해 재료의 표면 특성을 제어하여 촉매 특성 향상을 진행하였다. 첫 번째 장에서는 실험적 방법을 통해 금속과 산화물 지지체 간의 상호작용을 바탕으로 은 촉매의 특성 향상을 진행하였다. 두 번째 장에서는 우수한 특성을 가지는 코어@쉘 나노 입자 설계를 위해 기계 학습을 통해 삼원 물질 공간의 탐색을 진행하였다.
