최근 저탄소연구소 수소에너지(암모니아에너지) 기술연구센터는 유명 학술지 《Journal of Materials Chemistry A》에 "The effect of Nafion on electrochemical nitrate reduction over CoRu alloy catalyst (CoRu 합금 촉매 상 질산염 전기화학적 환원에 미치는 나피온의 영향)"이라는 제목의 중요한 연구 논문을 발표했습니다. 이 연구는 과불소술폰산계 고분자가 코발트-루테늄(CoRu) 합금 촉매의 성능을 향상시키는 시너지 메커니즘을 최초로 규명하고, 전기화학적 암모니아 합성을 위한 용매화 계면 모델을 제시하여 고효율 전기화학적 암모니아 합성 전극 설계에 핵심적인 이론적 지침을 제공했습니다.
전기촉매 질산염 환원 반응은 수중 질산염 오염물질을 암모니아로 전환하여 오염 제어와 자원 회수를 동시에 실현할 수 있어, 매우 유망한 친환경 암모니아 합성 경로입니다. 과불소술폰산계 고분자는 막 전극 촉매층의 핵심 접착제로서, 촉매 메커니즘에 미치는 미시적 수준의 영향은 지금까지 명확하지 않았습니다.
이 연구는 명시적 용매 모델과 제일원리 분자동역학 시뮬레이션을 결합하여 두 가지 핵심 발견을 이루었습니다. 첫째, 과불소술폰산계 고분자가 물 분자의 해리 에너지 장벽을 효과적으로 낮춰 양성자 공급을 촉진한다는 점, 둘째, 질산염 이온과의 궤도 상호작용을 통해 촉매 표면에서 질산염 이온의 흡착 및 활성화를 증진시킬 수 있다는 점입니다. 이 연구는 전자-양성자 전달 및 반응 경로에 대한 이러한 고분자의 영향 메커니즘을 규명하여 이오노머-촉매층 계면에서의 시너지 효과를 밝혀내고, 막 전극 계면 구축을 위한 이론적 근거를 제공합니다.
이 성과는 친환경 암모니아 합성과 폐수 처리 기술의 통합적 혁신을 촉진하여 지속 가능한 질소 순환 및 청정 에너지 시스템 구축에 기여할 것으로 기대됩니다. 논문의 제1저자는 저탄소연구소 수소에너지(암모니아에너지) 기술연구센터의 Gan Wen 엔지니어로, 오랫동안 전기화학적 암모니아 합성 및 질소 순환 촉매 재료 연구에 종사하며 고처리량 계산 스크리닝 전략을 수립했으며, 총 10건의 발명 특허를 출원(3건 등록)하고 제1저자로서 8편의 학술 논문을 발표했습니다.
![[SMM 조사] 수소 에너지 산업 주간 리뷰, 20260829-0903](https://imgqn.smm.cn/usercenter/PPLUj20251217171727.jpg)
