• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.352-360
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• 2016

본 연구에서는 하수슬러지 가용화를 위한 불용성전극을 개발하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 이리듐을 주촉매로 사용하여 하수슬러지 가용화에 적합한 촉매를 선정하여 내구성이 우수하고 하수슬러지 전기분해에 적합한 기능성 전극 실험을 진행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 전극의 코팅 소성온도를 주 촉매인 Ir의 질량감소가 적고, 흡열반응 구간인 $300^{\circ}C$부터 $500^{\circ}C$까지의 범위로 선정하고 실험을 하였다. 실험결과 $350^{\circ}C$에서 촉매의 효율성이 가장 우수하게 나왔다. 각각의 바인더 별(Ta, Sn, W) 실험에서도 $350^{\circ}C$에서 가장 큰 촉매효율성이 나타났다. 바인더로 사용한 탄탈럼, 주석, 텅스텐 중 탄탈럼이 다른 금속보다 주 촉매의 특성을 그대로 유지시키며 전극의 효율성을 향상시키는 것을 확인하였다. 50%$IrO_2$ 전극의 경우 1.4 V(vs. Ag/AgCl) 약 $29mA/cm^2$의 전류가 발생하여 전극의 효율을 평가하였다.

• 한국안전학회지
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• 제23권5호
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• pp.54-60
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• 2008

The objective of this study is to obtain the optimal process condition and the maximum decomposition efficiency by measuring the decomposition efficiency, electricity consumption, and voltage in accordance with the change of the process variables such as the frequency, maintaining time period, concentration, electrode material, thickness of the electrode, the number of windings of the electrode, and added materials etc. of the harmful atmospheric contamination gases such as NO, $NO_2$, and $SO_2$ etc. with the plasma which is generated by the discharging of the specially designed and manufactured $TiO_2$ catalysis reactor and SPCP reactor. The decomposition efficiency of the NO, the standard samples, is obtained with the plasma which is being generated by the discharge of the combination effect of the $TiO_2$ catalysis reactor and SPCP reactor with the variation of those process variables such as the frequency of the high voltage generator($5{\sim}50kHz$), maintaining time of the harmful gases($1{\sim}10.5sec$), initial concentration($100{\sim}1,000ppm$), the material of the electrode(W, Cu, Al), the thickness of the electrode(1, 2, 3mm), the number of the windings of the electrode(7, 9, 11turns), basic gases($N_2$, $O_2$, air), and the simulated gas($CO_2$) and the resulting substances are analyzed by utilizing FT-IR & GC.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.695-700
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• 2014

고분자전해질 연료전지로 물을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시킬 수 있다. 그러나 1.7V 이상의 높은 전압에서 수전해 반응이 일어나므로 전극과 고분자 전해질 막의 열화가 빠르게 진행된다. 수전해 과정에서 anode의 열화를 방지하기 위해 촉매로 지지체 없는 $IrO_2$를 보통 사용하는데 본 연구에서는 고분자전해질 연료전지용 Pt/C 촉매를 수전해 반응에 그대로 사용했을 때 전극과 막의 열화 현상을 분석하였다. 1.8~2.0 V 전압 범위에서 수전해 반응 후 고분자 전해질 연료전지 구동 조건에서 I-V, CV, 임피던스, LSV를 측정했다. 수전해 전압이 높을수록 전극과 막의 열화 속도가 증가하였다. 2.0 V에서 1분 동안 수전해 반응했을 때 수소 수율은 88%였고, 전극과 고분자 막이 열화되어 0.6 V에서 성능이 49% 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.1-5
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• 2021

PEM(Proton Exchange Membrane) 수전해는 PEM 연료전지와 동일한 PEM 전해질 막을 사용하며, 동일한 반응이지만 방향이 반대인 반응에 의해 진행된다. PEM 연료전지는 전해질 막과 촉매의 열화와 내구성에 대해 많은 연구가 진행되어 개발된 열화분석 방법이 많다. 본 연구에서 PEM 수전해 내구성 평가에 PEM 연료전지 내구성 평가 방법 적용이 가능한지 검토하였다. PEM 수전해 열화과정에서 PEM 연료전지와 동일한 조건으로 LSV(Linear sweep voltammetry), CV(Cyclic voltammetry), Impedance, SEM(Scanning Electron Microscope), FT-IR(Fourier Transform Infrared spectroscopy) 등을 분석해 비교하였다. PEM 연료전지처럼 막을 통과한 수소가 Pt/C 전극에서 산화되어 수소투과전류밀도를 측정함으로써 PEM 수전해 고분자 막의 열화정도를 분석할 수 있었다. 수소/질소 유입 조건에서 CV에 의한 전극활성면적(ECSA)을 측정해 전극열화를 분석할 수 있었다. 수소와 공기를 Pt/C 전극과 IrO2 전극에 공급하면서 각 전극의 임피던스를 측정해 전극과 고분자 막의 내구성을 평가할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.734-745
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• 2016

This review article described the electrochemical Frumkin, Langmuir, and Temkin adsorption isotherms of over-potentially deposited hydrogen (OPD H) and deuterium (OPD D) for the cathodic $H_2$ and $D_2$ evolution reactions (HER, DER) at Pt, Ir, Pt-Ir alloy, Pd, Au, and Re/normal ($H_2O$) and heavy water ($D_2O$) solution interfaces. The Frumkin, Langmuir, and Temkin adsorption isotherms of intermediates (OPD H, OPD D, etc.) for sequential reactions (HER, DER, etc.) at electrode/solution interfaces are determined using the phase-shift method and correlation constants, which have been suggested and developed by Chun et al. The basic procedure of the phase-shift method, the Frumkin, Langmuir, and Temkin adsorption isotherms of OPD H and OPD D and related electrode kinetic and thermodynamic parameters, i.e., the fractional surface coverage ($0{\leq}{\theta}{\leq}1$) vs. potential (E) behavior (${\theta}$ vs. E), equilibrium constant (K), interaction parameter (g), standard Gibbs energy (${\Delta}G_{\theta}{^{\circ}}$) of adsorption, and rate (r) of change of ${\Delta}G_{\theta}{^{\circ}}$ with ${\theta}$ ($0{\leq}{\theta}{\leq}1$), at the interfaces are briefly interpreted and summarized. The phase-shift method and correlation constants are useful and effective techniques to determine the Frumkin, Langmuir, and Temkin adsorption isotherms and related electrode kinetic and thermodynamic parameters (${\theta}$ vs. E, K, g, ${\Delta}G_{\theta}{^{\circ}}$, r) at electrode/solution interfaces.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.531-539
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• 2015

클로로알카리 산업은 염화나트륨 수용액의 전기분해로 연간 약 7천만 톤의 가성소다 및 염소를 생산하는 전 세계적으로 가장 큰 전기화학 공정 중 하나이다. 클로로알카리 공정에서는 DSA(Dimensionally Stable Anodes) 전극인 $RuO_2$ 및 $IrO_2$를 주로 사용하여 염소를 생산하며 상업적으로 사용되고 있는 전극에 비하여 염소 발생 효율이 높은 전극을 개발하려는 연구가 계속되고 있다. 그러나 보다 염소 발생 효율이 좋은 전극을 개발하기 위해서는 DSA 전극에서의 염소 발생 메커니즘에 대한 이해가 뒷받침되어야 한다. 따라서 본 글에서는 기존 연구를 중심으로 DSA 전극에서 염소 발생 메커니즘 연구가 현재까지 어떻게 발전되어 왔는지 검토하고 염소 발생 메커니즘의 핵심적인 요인들을 분석 및 정리하여 DSA 전극에서 염소 발생을 체계적으로 이해하는데 도움이 되고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.202-207
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• 2023

태양광과 풍력발전의 잉여전기를 공급받아 수전해를 구동하는 경우 날씨 변동에 따라 구동과 정지를 반복해야한다. 수전해를 구동하다 정지하면 잔류 수소와 산소에 의해 PEM 연료전지와 같은 상태가 되고, 구동 중 형성된 수전해의 높은 전위 때문에 전극과 고분자막이 정지 중에도 열화될 가능성이 높다. 본 연구에서는 PEM 수전해가 구동/정지 반복과정에서 전극과 고분자막의 열화가 얼마나 진행되는지 확인하고자, 144시간 동안에 구동/정지 횟수를 변화시키며 성능 감소를 측정하였다. 전극 촉매 활성면적 변화와 고분자막의 수소투과도와 불소유출속도 등을 분석해 전극과 고분자막의 특성 변화를 측정했다. 전체적으로 정지 횟수가 증가할수록 PEM 수전해 성능이 감소했다. 144시간동안에 5회 정지했을 때 IrO_x 촉매 활성이 30% 이상 감소하였고, 수소투과도는 80% 증가해서 전극과 고분자막이 모두 열화됨을 확인했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1997년도 제12회 학술발표회 논문개요집
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• pp.38-38
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• 1997

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권3호
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• pp.582-588
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• 2009

Direct electron transfer of hemoglobin (Hb) in the chitosan (CTS) and $TiO_2$ nanoparticles (nano-$TiO_2$) composite films was achieved by using a room temperature ionic liquid of 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ($BMIMPF_6$) modified carbon paste electrode (CILE) as the basal electrode. UV-Vis and FT-IR spectroscopy indicated that Hb in the film retained the native structure. Electrochemical investigation indicated that a pair of well-defined quasi-reversible redox peaks of Hb heme Fe(III)/Fe(II) was obtained with the formal potential located at -0.340 V (νs. SCE) in pH 7.0 phosphate buffer solution (PBS). The electrochemical parameters such as the electron transfer coefficient (α), the electron transfer number (n) and the standard electron transfer rate constant ($k_s$) were got as 0.422, 0.93 and 0.117 $s^{-1}$, respectively. The fabricated CTS/nano-$TiO_2$/Hb/CILE showed good electrocatalytic ability to the reduction of trichloroacetic acid (TCA) and hydrogen peroxide ($H_2O_2$), which exhibited a potential application in fabricating a new kind of third generation biosensor.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.335-340
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• 2016

Hydrogen production through proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is expeditiously receiving international attention for renewable energy sources as well as energy storage system applications due to its environmentally friendly uses. A series of $Ir_{0.2}Ru_{0.8}O_2$ $Ir_{0.5}Ru_{0.8}O_2$ & $IrO_2$ catalysts were synthesized and electrochemically evaluated by using linear sweep voltammetry (LSV) technique. Furthermore, the PEMWE performances of full cells were evaluated by recording I-V Curves. The developed PEMWE stack was also operated in combination with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) to demonstrate the discrete regenerative fuel cell (DRFC) performances. Produced hydrogen and oxygen from PEMWE were used as a fuel to operate PEMFC to establish a DRFC system.