연구팀은 잉크젯 프린팅 공정을 활용해 연료전지와 수전해 수소 생산 장치의 핵심 부품인 프로톤 세라믹 전기화학 셀(Protonic Ceramic Electrochemical Cell·PCEC)의 전 소재를 인쇄 방식으로 제작하는 데 성공했다. 다양한 기능성 재료를 잉크 형태로 합성하고 이를 정밀하게 적층 인쇄해 원하는 크기와 구조의 전기화학 셀을 자유롭게 설계할 수 있는 공정을 구현한 것이다.

기존 연료전지·수전해 셀 제작에는 스크린 프린팅이나 슬롯다이 코팅 방식이 주로 사용됐다. 하지만 이는 재료나 구조가 바뀔 경우 설비 자체를 변경해야 하는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 동일한 장비에서 다양한 소재와 형상을 자유롭게 구현할 수 있는 잉크젯 프린팅 공정을 수소 에너지 분야에 접목했다. 이 기술을 통해 제작된 장치는 98% 이상의 고순도 수소를 생산하고 약 80% 이상의 높은 에너지 변환 효율을 달성했다.

심준형 교수는 “잉크젯 프린팅 기술을 활용하면 핵심 부품인 셀을 인쇄하듯 설계하고 제작할 수 있어 연료전지와 수전해 수소 생산 시스템 개발의 속도를 획기적으로 높일 수 있다”며 “향후 재료 조합과 구조를 자동으로 최적화하는 스마트 제조 플랫폼으로 발전시킬 것”이라고 말했다.