• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.746-752
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• 2016

본 연구에서는 열처리된 석유계 잔사유(pyrolysis fuel oil)부터 얻어진 탄소 전구체(피치)를 탄화시켜 소프트 카본을 제조하였다. 세 종류의 탄소 전구체는 3903($390^{\circ}C$, 3 h), 4001($400^{\circ}C$, 1 h), 4002($400^{\circ}C$, 2 h) 열 반응에 의해 준비되었다. 제조된 소프트 카본 음극소재의 입도를 $25{\sim}35{\mu}m$로 균일하게 한 후 붕산 첨가량을 달리하여 열처리를 통해 붕산 처리된 소프트 카본을 얻었다. 붕산처리를 통해 제조된 소프트 카본의 물리적 특성을 확인하기 위하여 XRD, FE-SEM, XPS 분석을 실시하였다. 또한 $LiPF_6$ (EC : DMC=1:1 vol%+VC 3wt%) 전해질을 사용하여 충 방전, 율속, 순환 전압 전류 시험, 임피던스 등과 같은 전기화학적 테스트를 수행하여 붕산 처리된 소프트 카본 음극 소재의 성능을 조사하였다. $25{\sim}35{\mu}m$의 입도를 가지는 3903 소프트 카본($H_3BO_3$/Pitch=3:100 중량비)을 이용한 전지의 용량 및 초기 효율은 330 mAh/g, 82%로 다른 합성물보다 우수한 결과를 보였다. 또한 2C/0.1C 속도특성은 90%임을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.307-312
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• 2017

본 연구에서는 PFO (pyrolyzed fuel oil)를 이용해 탄소 전구체(피치)를 얻은 후 KOH와 $K_2CO_3$를 이용한 화학적 활성화를 통해 표면 개질한 카본의 전기화학적 특성을 분석하였다. 탄소 전구체는 3903, 4001, 4002의 세 종류를 사용하였으며, 각 각 PFO를 $390^{\circ}C$ 3 시간, $400^{\circ}C$ 1시간, $400^{\circ}C$ 2 시간 열처리 하여 제조하였다. 또한 화학적 활성화 실험은 활성 촉매의 종류, 교반시간 등을 변화시키면서 비표면적 및 기공크기 등의 물성이 전기화학적 특성에 미치는 효과를 조사 하였다. 제조된 표면개질 PFO 피치의 물리적 특성은 BET, FE-SEM 등을 통해 분석되었으며, 음극 소재로서의 전기 화학적 성능은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 속도 테스트를 통해 조사되었다. 화학적 활성화법을 이용해 제조한 카본의 평균 기공크기는 22 nm, 비표면적은 $3.12m^2/g$의 결과를 얻었다. 세 가지 개질된 석유계 피치를 음극소재로 사용하여 조사된 전기화학적 특성은 4001 피치가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 이 때 표면개질 조건은 KOH를 사용하여 2시간 교반 후 화학적 활성화법에 의하여 열처리 하였다. KOH를 이용한 표면개질 PFO 피치를 사용해 제조한 전지의 초기 용량은 318 mAh/g, 초기효율은 80%로 우수한 결과를 보였으며, 2C/0.1C 속도 테스트 특성은 92%로 높은 특성을 보였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.101-109
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• 2005

본 논문에서는 불필요한 용액의 발생이 없이 전해 반응계로 주입되는 용액을 오직 pH 만을 조절시켜 배출시키기 위한 연속식 이온 교환막 전해 시스템을 개발하였다. 여기서는 전해 반응기 앞에 한 pH-조정조를 두고 대상 용액을 pH-조정조로 주입하면서 pH-조정조의 용액의 일부를 이온 교환막에 따라 음극방 또는 양극방으로 거처 다시 pH-조정조로 순환하게 하고. 또한 pH-조정조의 용액의 일부는 상대극방을 통과시킴으로써 pH가 산성 또는 알카리로 조절되어 배출되게 하였다. 이러한 전해반응기에서 pH 조절 과정은 음극과 양극 사이에 전압 차가 형성될 시, 이온 교환막을 통한 용액에 존재하는 이온의 전기이동 현상에 의해 유발되는 음극방과 양극방에서 용액의 전하 비 평형 현상과 이에 따른 물의 전해 분해 과정에 의해 설명되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.352-359
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• 2005

본 논문에서는 암모니아의 전해 분해를 위한 분리막 반응기의 음극방 및 양극방에서 물의 전해에 따른 암모니아 용액의 pH 변화가 고찰되었으며, 단위 전해 셀이 적층된 다단 전해 반응기에서의 암모니아의 연속식 분해 특성이 평가되었다. 분리막을 가지는 반응기에서 암모니아 용액의 전해 반응 시, 양극에서는 pH가 8 이하에서부터 수소 이온이 생성되는 물 분해 반응이 일어나며, 음극에서는 pH가 11 이상에서부터 수산기 이온이 생성되는 물 분해 반응이 일어나 암모니아 용액의 pH를 변화시켜 암모니아 전해 분해에 영향을 크게 미쳤으며, 음이온 교환막을 사용하는 경우가 양이온 교환막을 사용하는 경우보다 양극방에서 암모니아 분해에 유리한 알카리 분위기를 보다 효과적으로 유지할 수 있었다. 분리막 전해 반응기의 특성을 이용하여 자체 pH 조정 기능을 가지는 연속식 암모니아 전해 반응기가 새롭게 고안하였고, 여기서는 pH-조정조 탱크 용액을 두고 이의 용액 일부를 음극방으로 순환시킴으로써, 양극방으로 주입되는 pH-조정조의 용액의 pH를 높여 암모니아 분해율을 높일 수 있었다. 또한, 그러한 반응기를 이용한 salt-free 연속식 암모니아 전해 분해 공정이 제시되었으며, 이러한 공정에서는 염소 이온을 가지는 암모니아 용액의 80％까지 연속적으로 암모니아를 환경에 무해한 질소로 분해 시킬 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.131-142
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• 2002

순환전압전류 및 교류임피던스 기법을 이용하여 다결정 Pt/0.5M $H_2SO_4$ 및 0.5M LiOH수용액 계면에서 저전위 수소흡착(UPD H) 과 전위 수소흡착(OPD H)에 관한 Langmuir 흡착등온식 $({\theta}\;vs.\;E)$ 을 연구조사 하였다. 계면에서 치적중간주파수일 때 위상이동$(0^{\circ}{\leq}{-\phi}{\leq}90^{\circ})$ 거동은 표면피복율$(1{\geq}{\theta}{\geq}0)$ 거동에 정확하게 상응한다. 위상이 동 방법 즉 최적중간주파수일 때 위상이동 변화$({-\phi}\;vs.\;E)$는 계면에서 음극 $H_2$ 발생 반응에 관한 UPD H와 OPDH의 Langmuir흡착등온식을 결정할 수 있는 새로운 전기화학적 방법으로 사용할 수 있다 다결정 Pt/0.5M $H_2SO_4$ 수용액 계면에서 OPD H의 흡착평형상수(K)와 표준자유에너지$({\Delta}G_{ads})$는 각각 $2.1\times10^{-4}$와 21.0kJ/mol 이다. 다결정 Pt/0.5M LiOH 수용액 계면에서 K는 음전위(E)에 따라 2.7 (UPD H)에서 $6.2\times10^{-6}$ (OPD H) 또는 $6.2\times10^{-6}$(OPD H)에서 2.7 (UPD H)로 전이한다. 유사하게 ${\Delta}G_{ads}$는 E에 따라 -2.5kJ/mol (UPD H)에서 29.7kJ/mol (OPD H)또는 29.7kJ/mol (OPD H)에서 -2.5kJ/mol (UPD H)로 전이한다. K와 ${\Delta}G_{ads}$의 전이는 다결정 Pt전극 표면의 상이한 UPD H와 OPD H의 흡착부위에 기인한다. 다결정 Pt전극 계면에서 UPD H와 OPD H는 음극 $H_2$ 발생 반응에 따른 순차적 과정이 아니라, 수소 흡착부위 자체에 따른 독립적 과정이다. UPD H와 OPD H의 기준은 음극 $H_2$발생 반응과 전위가 아니라, 수소 흡착부위와 과정이다. 수용액에서 음극 $H_2$발생 반응에는 다결정 Pt선 전극이 단결정 Pt(100)원반 전극보다 더 효율적이고 유용하다 위상이동 방법은 열역학적 방법과 상충적이 아니라, 보완적이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.915-921
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• 2008

고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다. 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 시뮬레이션은 모델식의 수정이 자유롭도록 상용패키지를 사용하지 않고 직접 구성한 알고리즘을 통해 수행되었다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건에 관련된 정보를 제공할 수 있다는 의의를 가진다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권6호
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• pp.590-596
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• 1999

염화물욕 아연도금에서 순환셀 도금장치에 3전극계를 부착하여 첨가제 효과를 조사하였다. 도금액에 폴리에틸렌글리콜(이하 PEG)의 첨가는 도금 과전압을 증가시키고 수소발생을 억제하는데 이것은 첨가제에 의하여 아연 이온의 이동을 억제하거나 음극에 첨가제 흡착에 의한 것으로 생각된다. 그러나 PEG는 사용되는 도금액의 물성(전도도, 점도, 비중)에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 도금층에 미치는 영향은 표면 조도가 개선되고, 광택도가 감소된다. 이러한 영향은 PEG 분자수가 클수록 증가되나 분자수가 다른 PEG의 혼합첨가제에서는 광택도 감소가 줄어든다. 이러한 것은 도금층 결정면의 방향성, 입자의 크기 및 형태가 PEG 분자 수에 따라 다르게 나타나는 것에 기인하는 것으로 판단된다.

• 분석과학
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• 제10권3호
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• pp.216-224
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• 1997

순환 전압-전류 그림에서 루비안산의 전기화학적 행동을 조사해 보면, 루비안산은 두 개의 환원 봉우리가 나타나는데, 첫번째 봉우리는 $S^{2-}$ 봉우리와 일치하므로 HgS 생성에 의한 환원 봉우리이며, 두번째 봉우리는 매우 약하며 확인되지 않았다. 시차 펄스 음극 벗김 전압-전류법으로 미량의 루비안산을 정량하는 방법을 고찰하였다. 루비안산의 정량을 위하여 pH 10.0, 붕산염 완충용액을 사용하였고, 최적 조건은 붕산염 완충용액의 농도 0.05M, 축적전위 -0.30V, 축적시간 120초, 그리고 주사속도 10mV/sec이다. 이 때 루비안산의 검출 한계는 $2.7{\times}10^{-8}M$이다.

• 공업화학
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• 제8권6호
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• pp.1022-1028
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• 1997

본 연구에서는 1M $LiClO_4/PC$ 유기 용액 중에 존재하는 리튬 이온의 층간 반응에 의하여 전기 발색 현상을 나타내는 전자-선 증발법으로 제조된 비정질의 텅스텐 산화물 박막과 전해질 계면에서의 전기화학적 특성들을 연구하기 위하여 음극 Tafel 분극법, 순환 전류-전위법 및 전기량 적정법 등의 전기화학 측정법과 X선 회절 분석법을 이용한 박막의 결정 상태 조사 등이 수행되었다. 특히 다중 순환 전류-전위 곡선으로부터 리튬 이온의 층간 반응은 발색 반응에 대한 인가 과전압이 약 1.0V 이내에서는 안정된 소 발색의 가역적 현상을 나타내었으나, 발색 반응에 대한 인가 과전압이 1.5V일 때는 발색 시 삽입된 박막 내부의 리튬이 소색 시 완전히 빠져 나오지 못하여, 박막 내부에 리튬이 축적되는 현상을 나타내었으며, 적은 순환 횟수임에도 불구하고 소 발색의 전류 밀도가 감소되는 것이 조사되어 발색에 필요한 인가 과전압의 한계가 존재함을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.284-288
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• 2008

박막 리튬이차전지의 고용량 음극을 개발하기 위하여, Sn(II) 아세테이트를 포함한 유기전해조 도금법을 이용하여 Sn 박막전극을 제조하였다. $Li^+$와 $Sn^{2+}$를 포함한 전해조에 대한 순환전위전류시험 결과 3종류의 환원 반응이 나타났으며, $2.0{\sim}2.5\;V$ 영역이 Ni 집전체 표면에 대한 Sn의 석출 반응에 해당한다. 수계전해액에 대한 $Sn^{2+}$의 표준환원전위는 2.91 V vs. $Li^+/Li^{\circ}$ 인데 반해 유기전해조에서는 보다 낮은 전위에서 환원반응이 일어났다. 이는 유기전해질의 고저항과 $Sn^{2+}$의 낮은 농도에 기인한 과전위의 결과로 생각된다. 제조한 전극의 물리적 특성 및 전기화학적 특성을 연구하였다. 석출한 Sn 전극을 $150^{\circ}C$로 열처리하여 보다 높은 결정성을 얻을 수 있었고, 이를 Sn/Li 전지로 구성하여 전기화학적 실험을 한 결과 0.25 V와 0.75 V에서 각각 합금화-탈합금화 과정을 확인 할 수 있었다. 제조한 전극의 두께를 전기량을 통하여 계산한 바 $7.35{\mu}m$였으며, 가역용량은 $400{\mu}Ah/cm^2$을 얻었다.