浦项工科大学化学工程系的教授Jeong Woo Han和博士候选人kyyeounghak Kim以及UNIST的教授Guntae Kim组成的联合研究小组发现了PBMO(一种用于燃料电池的催化剂)从钙钛矿结构转变为层状结构的机制，其表面有纳米颗粒的外溶液，证实了其作为电极和化学催化剂的潜力。这些研究结果最近发表在《科学》杂志的封底能源与环境科学是能源领域的国际期刊。

催化剂是加强化学反应的物质。作为燃料电池的催化剂之一，PBMO (Pr0.5Ba0.5MnO3-δ)被认为是一种即使作为碳氢化合物而不是氢直接使用也能稳定运行的材料。特别是，当它在失去氧的还原环境下变成层状结构时，它表现出高离子电导率。同时，金属氧化物内部的元素向表面偏析，出现出溶现象。

这种现象是在还原环境下自发发生的，没有任何特殊的过程。当材料内部的元素上升到表面时，燃料电池的稳定性和性能得到了极大的提高。然而，由于这些高性能催化剂的形成过程尚不清楚，因此设计材料很困难。

针对这些特征，研究小组证实了该过程经历了相变、颗粒脱溶和催化剂形成的一系列过程。利用基于量子力学的第一性原理计算和实时观察材料晶体结构变化的原位XRD2实验证明了这一点。研究人员还证实，以这种方式开发的氧化催化剂的性能比传统催化剂高出4倍，验证了该研究适用于各种化学催化剂。

主导该研究的郑宇汉教授解释说:“准确地理解了在以前的实验中难以确认的以原子为单位的材料，并成功地进行了展示，克服了在现有实验中难以确认的以原子为单位的材料的局限性。”“由于这些支撑材料和纳米催化剂可用于废气减排、传感器、燃料电池、化学催化剂等，预计未来将在许多领域开展积极研究。”

这项研究是在三星研究资助与孵化中心和韩国能源技术评估与规划研究所的支持下进行的。