서울대 한정우 교수팀, AI로 차세대 수소전지 공기극 설계 원리 규명...…연료전지 성능 2.6배·수전해 성능 4.4배 향상

AI 요약

서울대학교 한정우 교수 연구팀 등은 가역형 고체산화전지(RSOC)의 공기극 설계 원리를 제시하고 이온전도도와 전자전도도의 균형을 갖춘 복합 공기극(BCZYYb7111과 GCCCO 조합)을 개발해 연료전지 모드 최대 출력밀도 7.08 W·cm⁻², 수전해 모드에서는 1.3V에서 7.88 A·cm⁻²의 세계 최고 수준 성능을 달성했습니다. 기존 LSCF-GDC 공기극과 비교해 연료전지 성능은 2.6배, 수전해 성능은 4.4배 향상됐고, GDC를 BCZYYb7111로 대체했을 때 LSCF·PBSCF·LSC·BSCF 등 여러 소재에서 연료전지 성능 38~129%, 수전해 성능 50~104% 향상과 200시간 이상 장기 구동 및 열 사이클·공기 차단 조건에서의 안정성을 확인했습니다. 연구팀은 AI 기반 머신러닝 원자간 퍼텐셜(MLIP), 분자동역학(MD), DFT를 결합한 다중스케일 시뮬레이션으로 2,860개 계면 구조를 분석해 산소 공공 형성 용이성, 산소 이온의 빠른 확산, 계면 내 강한 내장전위가 복합적으로 작용해 산소 이온 교환 반응을 촉진함을 규명했습니다.