• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.9-15
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• 2005

본 연구에서는 전기화학적 방법에 의한 암모니아의 질소화 분해 특성을 파악하기 위하여 여러 암모니아 전해 실험 변수에 대하여 조사하였다. $IrO_2$, $RuO_2$, Pt 양극에서 암모니아의 분해에 대한 pH 및 염소 이온의 영향이 상호 비교되었으며, 전해 반응기에서의 분리막의 존재 유무, 전류밀도, 암모니아 초기 농도 등의 변화에 따른 암모니아의 전기화학적 분해 특성이 조사되었다. 산성이나 알칼리 조건에서 암모니아의 분해에 대한 전극의 성능은 전체적으로 $RuO_2{\approx}IrO_2>Pt$ 순으로 나타났다. 암모니아의 분해는 전극에 공급되는 전류 밀도가 $80mA/cm^2$에서 가장 높았으며 그 이상의 전류 밀도에서는 산소발생에 의해 암모니아의 전극 흡착이 영향을 받아 오히려 감소되었다. 암모니아 용액에 존재하는 염소 이온의 농도가 증가할수록 암모니아의 분해는 증가하나 10 g/l 이상에서는 분해율 증가가 크게 둔화되었다. pH 7의 전해 반응의 경우 전극 표면에서 OH 라디칼이 생성되어 암모늄 이온의 분해가 이루어지는데, 이 OH 라디칼은 $RuO_2$ 전극에서 가장 많이 생성이 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.321-321
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• 2016

한경오염의 증가에 따라 광촉매 물질을 이용한 환경 정화의 필요성이 대두되고 있다 [1]. 광촉매와 전기화학셀은 빛을 이용하여 다른 에너지를 생산하는 능력을 가지고 있다. 이 전기화학셀의 성능향상을 위해서는 적절한 밴드갭을 이용한 광흡수의 증가, 전자재결합의 감소, 전기화학적 반응 표면의 증가가 필요하다. 산화 아연은 잘 알려진 n형 산화물 반도체로서 좋은 전기적 특성과 광촉매 성능으로 전기화학셀에 적합한 소재이다. 그러나 산화 아연은 액체 전해물질 상에서 안정성이 좋지 못하다 [2]. 이를 해결하기 위해 단층 그래핀 혹은 풀러렌(C60)을 이용하여 산화아연을 코팅하는 방법을 제안하였는데, 풀러렌을 사용 시 단층 그래핀에 비하여 전기화학셀의 전기화학적 반응은 높았으나 안정성은 더 떨어지는 모습을 보였다 [3]. 본 연구에서는 다층 그래핀을 이용하여 전기화학적 반응도 높고 안정성도 높은 산화아연-다층 그래핀 양자점의 합성 및 이를 이용한 전기화학셀 소자의 특성을 연구하였다. X선 회절법, 라만 분광법, 투과 전자 현미경, 광발광 분광기, 시간-분해성 광발광 분광기를 이용하여 산화아연-다층 그래핀 양자점의 특성을 분석하였고, 이를 이용하여 광양극을 제작하여 전기화학적 특성을 관측하였으며 로다민 B 염료를 이용한 분해 테스트를 통하여 광촉매 성능을 확인하였고 사이클 테스트를 통하여 안정성을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.8-15
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• 1998

지구온난화방지를 위한 이산화탄소 고정화 기술로는 주로 접촉수소화에 의한 탄화수소의 제조가 주로 연구, 검토되고 있으나 값비싼 수소의 확보가 큰 걸림돌로 작용하고 있으며, 기타 해조류 합성 등에 의한 생물학적 고정화 방법도 연구되고 있다. 전기화학적 환원에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 전해질 용액중 촉매전극으로 전기화학반응을 일으켜 이산화탄소를 메탄, 에탄, 알코올 등으로 전환시키는 것으로 접촉수소화 방법과 같은 원리로 생각할 수 있으나 전기분해와 동시에 수소화 반응을 일으키므로 장치가 간단하고 심야의 잉여전력을 이용할 수 있는 동의 장점으로 최근 연구개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 환원전극으로 구리 및 페롭스카이트($La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$) 분말을 시료로 하여 제조한 전극을 사용하였고, 기준전극으로는 Ag/AgCl, 상대전극으로는 백금전극을 사용하였다. 전해액은 $KHCO_3$ 수용액에 이산화탄소를 포화시키고 이를 반응조에 순환시키는 연속흐름식 전해환원시스템을 사용하였다. 환원전극의 크기는 $2{\times}2cm$, 상대전극의 크기는 $2{\times}6cm$의 것을 사용하였고, 전해환원 결과 얻어지는 기상의 생성물과 액상의 생성물을 분석하였다. 또한 전해질의 농도, 페롭스카이트 전극의 제조방법에 따라 환원전류의 크기 및 반응생성물의 종류와 발생량을 측정하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제14권5호
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• pp.45-53
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• 2005

염산용액에서 전해생성 된 염소를 이용하여 폐프린터의 인쇄회로기판으로부터 동을 침출하는 연구를 수행하였다. 폐인쇄회로기판을 분쇄한 다음 입자크기가 $0.6{\sim}1.2mm$인 비자성 성분을 선별하여 침출실험을 행하였다. 비자성 분쇄물 중 금속성분의 평균함량은 45wt%이었으며, 동이 금속성분의 83.6wt% 이었다. 1 M 염산용액에서 전해생성된 염소에 의한 동의 침출반응은 전류밀도와 교반속도에 크게 영향을 받았다. 염산농도: 1 M, 전류밀도: $20mA/cm^2$, 침출온도: $50^{\circ}C$, 침출시간: 180분, 교반속도: 600rpm의 침출조건에서 동의 침출율은 98%로서 침출액에서 농도는 3.69g/l 해당하였다. 동의 침출반응에 대한 전해생성 된 염소의 이용율은 교반속도가 높고 인가전류밀도가 낮을 수록 높았다. 또한 침출반응 초기에는 알루미늄, 납, 주석 등의 기타금속 성분의 침출이 활발하고 동의 침출반응은 억제되었다.

• 대한화학회지
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• 제35권4호
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• pp.405-409
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• 1991

비양성자성용매인 아세토니트릴 중에서 Copper-1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol(이하 Cu(II)-TAN으로 줄임) 착물의 전기화학적 성질을 조사하였다. 착물의 직류폴라로그램으로부터 환원전류의 유형과 가역성 및 양성자 주게인 물의 첨가에 따른 영향을 검토하였다. 그리고 환원반응에 관여한 전자수는 일정전위 전기분해법으로 구하였다. 또 일정전위 전기분해한 전해생성물의 UV-Vis Spectrum으로부터 전해생성물을 확인하였다. 이상의 실험 결과로부터 아세토니트릴 용매 중에서 Cu(II)-TAN 착물은 3단계의 환원과정을 거쳐 최종적으로 아민화합물이 됨을 알았다. 이 때 1단계 환원과정에서는 anion radical이 생성되는 과정이고, 2단계 환원과정에서는 dianion이 생성되는 과정이다. 또 1단계와 2단계의 환원과정은 모두 가역성이 좋은 편이었으나 3단계 환원과정은 가역성이 매우 나쁜 편이었다. 또한 각 단계의 환원전류는 확산지배적이었다.

• 대한화학회지
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• 제32권1호
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• pp.15-21
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• 1988

반양성자성 용매인 아세토니트릴 중에서 1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol (이하 TAN으로 줄임)의 폴라로그래프적 성질을 조사하였다. 직류폴라로그램으로부터 환원전류의 유형과 양성자 주게 인물의 첨가에 따른 영향을 검토하였다. 그리고 환원반응에 관여한 전자수는 정전위분해법으로 구하였다. 또 일정전위전해생성물의 UV-Vis Spectrum과 IR-Spectrum으로부터 전해생성물을 확인하였다. 이상의 실험결과로부터 아세토니트릴 용매중에서 TAN은 1전자 4단계의 환원과정을 거쳐 최종적으로 아민화합물이 됨을 알았다. 또 각 환원과정은 모두 가역적이었으며, 각 단계의 환원전류는 확산지배적이었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.677-685
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• 2014

직접 탄소 연료전지(DCFC)는 석탄을 비롯한 탄소계 연료의 화학에너지를 직접 전기로 변환시킨다. 특히, 약 10 년 전에 고체산화물 전해질을 사용하고 연료극 매개체로 용융탄산염을 사용하는 고성능 직접탄소 연료전지 시스템이 제안되었다. 이 시스템의 경우, 운전 온도가 증가할수록 고체산화물 전해질의 이온 전도도가 향상되고 전기화학 반응이 활성화되어 성능이 향상되나, 연료극 매개체의 화학적인 안정성 문제발생이 우려된다. 본 연구에서는 탄소-탄산염 혼합 매개체의 고온 안정성을 이해하기 위한 일련의 실험을 수행하였다. 질소 또는 이산화탄소 분위기에서 카본블랙과 혼합된 $Li_2CO_3$와 $K_2CO_3$의 TGA 분석을 수행하였으며, 가열 과정에서 시료로부터 생성되는 가스 성분을 분석하였다. 이러한 결과를 해석하기 위하여, 탄산염의 열분해와 탄산염 등에 의하여 가속화되는 탄소 가스화 반응을 고려한 화학반응 모델을 제시하였으며, 실험 결과로부터 구한 매개체의 중량 손실과 가스 생성을 정성적으로 설명하였다.

• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.71-77
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• 2014

이차전지에서 충전이나 방전시 발생하는 수소-산소 혼합기체의 재결합반응용 촉매들의 성능을 측정하고 모델식을 정립 및 해석하여 실험값과 비교하였다. 전기분해셀을 이용하여 수소-산소 혼합기체를 발생시켰으며 고정층 촉매 반응기를 사용하여 촉매의 성능을 측정하였다. 생성된 물의 양과 전기 분해셀에서 감소된 전해질 양의 비인 수율은 전해셀내 전해질인 KOH의 농도 및 인가전류의 크기가 커질수록 증가함을 보였으며 촉매 1의 성능이 가장 우수하였고 수율은 60%이하의 값을 보였다. 이론적인 패러데이 법칙을 이용하여 계산된 패러데이 수율은 촉매 1의 경우 거의 최대 100%에 가까운 수율도 보여주었다. 여러 촉매들은 유량속도에 따라 물의 생성량의 범위가 5-40 g/day인 성능을 보여주었다. 준균질 촉매 반응기 모델식으로 해석한 결과 반응기 내부의 가장 뜨거운 부분은 유량속도가 커질수록 출구 쪽으로 이동하고 온도는 $440-480^{\circ}K$ 사이였으며 점화온도에는 못 미치는 것으로 나타났다. 반응기 출구에서의 평균 수소농도로부터 계산한 물의 생성량을 실험값과 비교한 결과 유량속도가 약 $0.5cm^3/sec$이하인 경우 모델 결과와 부합됨을 알 수 있었으나 그 이상의 유량속도에서는 차이가 남을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.306-310
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• 2015

본 연구에서는 광 전기화학적 물 분해 전극 재료로 이용되는 산화철($Fe_2O_3$, hematite)을 표면적을 크게 하기 위하여 DC 열플라즈마 장치를 이용하여 나노입자로 합성한 후 전극을 제조 시 binder의 종류 및 조성을 다르게 하여 염기성 전해질에서 각각의 물 분해 효율을 측정하는 실험을 진행하였으며 질소 도핑을 통해 질소가 산화철의 광전기화학 반응에 끼치는 영향을 확인하였다. 산화철 전극을 제조하여 solar simulator를 이용한 LSV 실험을 통해 각 전극의 onset potential 및 설정한 전압 범위에서의 최대 전류밀도를 측정하였으며, 전극의 내구성 평가를 위하여 LSV 실험을 반복하여 진행하였다. CMC (carboxymethyl cellulose)를 50 : 1의 비율로 섞어 binder로 이용한 산화철 전극이 가장 높은 전류밀도인 $12mA/cm^2$의 전류밀도를 나타내었고, CMC를 20 : 1 비율로 섞은 binder를 이용할 시 $3mA/cm^2$의 초기 전류밀도를 가지고 약 20회의 반복 실험을 견뎌내는 내구성을 나타내었다. 질소의 도핑이 산화철 나노입자의 광 전기 화학적 반응에 끼치는 영향은 미미한 것으로 확인되었다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.93-97
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• 1999

유해성 유기물을 효과적으로 분해시키는데 이용되는 Ag(II)이온에 의한 전기화학적 매개산화 공정의 한계전류밀도를 예측하기 위하여 질산전해질의 농도, Ag(I) 이온의 농도 및 온도변화에 따른 Ag(I)/Ag(II) 이온쌍의 cyclic voltammogram을 백금전극에서 얻었으며, 피크전류로부터 Ag(I) 이온의 확산계수를 구하였다. Ag(I)/Ag(II) 이온쌍의 산화환원 반응은 물 분해 반응에 의해 크게 영향을 받았으며 백그라운드 보정을 통하여 정확한 피크전류를 측정할 수 있었다. Ag(I) 이온의 확산계수를 질산용액의 점도 및 온도의 함수로 나타냄으로써 전기화학적 매개산화공정의 한계전류밀도를 용이하게 예측할 수 있는 실험식을 제시하였다.