Electrochemistry Discovery Laboratory (EDL)

Understanding and controlling the electrochemical interface is at the heart of efficient energy conversion. Our group explores how the structure, composition, and solvation environment at the electrode–electrolyte interface affect reaction kinetics, selectivity, and stability. We combine advanced spectroscopic tools with electrochemical analysis to uncover fundamental insights that guide rational interface design. Our research group aims to elucidate the “fundamental electrochemical interface at the atomic level by using well-controlled methods” based on fundamental electrochemistry, surface science approaches, and in situ techniques. 

• Uncovering activity–stability relationships through model catalyst studies

• Controlling activity, stability, and selectivity via electric double layer (EDL) modulation

• Probing interfacial structures using real-time analytical techniques 

전기화학 반응은 전극과 전해질이 만나는 ‘계면’에서 어떤 일이 벌어지는지를 제대로 이해하고 조절하는 것이 무엇보다 중요합니다. KAIST 전기화학 연구실은 이 계면의 구조와 조성, 그리고 용매 환경이 촉매 반응의 속도, 선택성, 안정성에 어떤 영향을 주는지를 깊이 있게 들여다보고 있습니다. 이를 위해 다양한 전기화학 분석과 고해상도 분광 기법을 함께 활용해, 계면을 정밀하게 설계할 수 있는 과학적 기반을 마련하고자 합니다. 

We develop quantitative diagnostic protocols to assess the performance and degradation of electrochemical systems under realistic operating conditions. This includes identifying performance-limiting factors, analyzing electrode/electrolyte interfaces, and distinguishing between kinetic and mass transport losses. We aim to establish reproducible, scalable, and system-relevant evaluation criteria that enable meaningful benchmarking of advanced electrocatalysts and membranes. 

• Development of standardized testing platforms for water electrolysis, fuel cells and CO₂ reduction

• Operando diagnostics using techniques such as in situ ICP-MS, MS, and EIS

• Designing protocols that isolate intrinsic catalytic activity from mass transport and degradation effects to enable meaningful accelerated durability testing (ADT) 

KAIST 전기화학 연구실은 전기화학 시스템의 성능과 열화 특성을 실제 작동 환경에서 신뢰성 있게 진단할 수 있는 프로토콜을 개발하고 있습니다. 복잡한 전극/전해질 계면에서 어떤 요인이 성능을 제한하는지 파악하고, 반응 속도와 물질 전달 문제를 구분해내는 것이 핵심입니다. 이러한 접근을 통해 고성능 촉매와 막 소재를 정량적으로 비교할 수 있는, 재현 가능하고 확장성 있는 평가 기준을 만들어가고 있습니다. 

A major goal of our research is to connect fundamental electrochemical studies with real-world performance. While model systems offer deep insight into catalytic mechanisms, real devices introduce additional complexity from mass transport, membrane interfaces, and system-level integration. We strive to translate our fundamental discoveries into practical solutions by designing device-relevant evaluation platforms and developing scalable processes. 

• Building links between model catalysts and membrane-electrode assemblies (MEAs), flow cell for electrochemical applications (Hydrogen, Nitrogen, Carbon Cycle)

• Designing test protocols under industrially relevant conditions 

• Exploring fabrication strategies for upscaling catalyst layers and integrating with real electrochemical cells

KAIST 전기화학 연구실은 기초 전기화학 연구를 통해 얻은 과학적 통찰이 실제 소자에서도 성능으로 이어질 수 있도록 그 연결 고리를 만들어가고 있습니다. 촉매 반응을 정밀하게 이해하기 위해 모델 시스템을 활용하지만, 실제 소자에서는 물질 전달, 계면 저항, 시스템 통합과 같은 다양한 요인이 복합적으로 작용합니다. 이러한 간극을 좁히기 위해, 실험실에서 얻은 결과를 실용적인 수준으로 확장할 수 있는 평가 플랫폼과 제작 공정 기술을 함께 개발하고 있습니다.