• 멤브레인
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• 제20권3호
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• pp.173-184
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• 2010

미생물 연료전지는 신재생에너지로서 미생물이 유기물을 분해하는 신진대사 과정을 통해서 전기에너지를 생성한다. 각종 유기물이 풍부한 폐수를 이용하여 전력을 생산할 뿐 아니라, 슬러지 발생량도 감축할 수 있는 미래 전도유망한 친환경에너지이다. 하지만 이를 상용화하기 위해서는 전지 내부에서 발생하는 모든 저항요소들을 감소시켜 더 높은 전력밀도를 생산해야 될 필요가 있다. 예를 들어 신진대사가 활발한 미생물의 종류, 미생물과 전극의 효과적인 전자전달 과정, 전극의 재료 및 형태 등의 개선을 통하여 전력밀도를 높일 수 있다. 특히, 고분자 전해질 분리막의 성능개선은 산화, 환원전극조를 완벽히 분리할 뿐만 아니라, 환원전극으로의 수소이온 전도도를 높여 내부저항을 줄일 수 있는 핵심 요소이다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.29-34
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• 2009

표면처리폐수 내 질산성 질소를 제거하기 위한 전기화학적 처리공정에서 전극간격, 환원제, 1단 처리수 반송, 타 물질과 동시 처리 등 네 가지 조건을 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험 결과, 전극간격은 10 mm일 때 질산성 질소 제거효율이 높았으며 10 mm 보다 전극간격이 좁아질 경우 농도분극 현상의 증가로 인해 제거효율이 감소하며 10 mm 보다 넓어질 경우 전압이 상승하여 에너지 소모가 증가하였다. 환원제 영향에 대한 실험 결과, 질산성 질소가 환원되는 과정에서 수소가 소모되기 때문에 수소이온 농도가 높은 산성조건에서 더 원활한 환원반응이 이루어졌으며 아연을 1.2배 투입할 경우 질산성 질소와의 반응량이 증가하여 질산성 질소 제거효율이 증가하였다. 1단 처리수를 반송할 경우 난류가 형성되어 환원전극에 부착된 아연이 탈착되어 재 이용되고 내부 확산이 증가하여 농도분극현상이 감소함으로 인해 질산성 질소 제거효율이 증가하였으며 아연 투입량 감소 효과가 나타났다. 암모니아성 질소는 질산성 질소 제거에 영향을 미치지 않았고 폐수 내 염소성분이 충분할 경우 질산성 질소와 동시 처리에도 문제가 없는 것으로 나타났다. 중금속은 환원되는 과정에서 전자를 소모하여 질산성 질소 제거효율은 감소하지만 전류밀도 증가나 본 장치의 전단을 중금속 제거용으로 사용하는 방법 등으로 해결이 가능할 것으로 생각한다.

• 공업화학
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• 제16권2호
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• pp.206-211
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• 2005

백금과 티탄늄-이리듐전극으로 0.5 M의 철(II)과 코발트(II) 이온을 함유한 8.0 M의 질산용액 중에서 분자량이 1000, 4000, 20000인 폴리에틸렌글리콜류의 매개전해산화를 하였다. Fe(III)/Fe(II)와 Co(III)/Co(II) 산화환원계를 이용하여 전류밀도, 전극종, 전해질농도, 제거효율 등을 검토하였다. 백금전극 상에서 $0.67A/cm^2$의 전류밀도로 180~210 min 간 Fe(III)/Fe(II)와 Co(III)/Co(II) 전해환원계에서 매개전해산화에 의하여 폴리에틸렌글리콜류는 탄산가스로 분해되었다. 매개전해산화시 폴리에틸렌글리콜류의 제거효율은 Fe(III)/Fe(II) 산화환원계보다 Co(III)/Co(II) 산화환원계가 우수하였고 분자량이 1000, 4000, 20000인 폴리에틸렌글리콜류의 매개전해산화 제거효율은 100%이었다.

• 약학회지
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• 제16권2호
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• pp.73-84
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• 1972

단백질과 전이금속 이온들과의 상호작용을 연구하는데 있어서 단백질중의 이미다졸기 및 아미노산의 반응성은 중요하다. Cd(II)-2-메틸이미다졸 착물들의 경우 이미다졸 분자중의 결합측은 "피로올"형 보다 오히려 "피리딘" 질소임을 알 수 있다. 이 착물들의 환원파는 가역적이며 2전자반응으로 나타난다. 그리고 이미다졸 존재하의 Ni(II) 이온은 촉매파를 나타내며 Ni(II) 이온만의 환원파는 불가역성인 것에 비해 가역성을 보여주었다. 또한 그 반파전위는 Ni(II) 이온만의 반파전위보다 수백 mV 양전위로 이동된다. 이러한 성질은 전극 반응에 관여한 주물질이 전극 표면에서 흡착되어 환원되기 때문이다. 이미다졸 농도의 대수값에 대해 반파전위를 도시했을 때 그 기울기가 30mV로써 이론치와 일치한다. 한편 $Cd(II)-2CH_{3}Im$의 단계적 생성항수 $pK_{1},pK_{2},pK_{3},pK_{4}$는 각각 2.68, 4.01, 4.90, 5.36이었다.4.01, 4.90, 5.36이었다.

• 대한화학회지
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• 제56권6호
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• pp.731-738
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• 2012

이 연구의 목적은 과학고등학교 학생들을 대상으로 설문지 조사와 면담을 통해 화학 전지에 대한 개념 이해를 분자적 수준의 미시적 관점에서 화학 평형과 연계하여 분석하는 것이다. 과학고등학교 학생들은 전극을 전해질에 담그자마자 전극의 금속이 산화되는 반응과 금속 이온이 환원되는 반응이 동시에 일어난다는 것과 화학 전지의 화학 평형 상태를 고르는 것에 대한 이해는 높았다. 그러나 전극과 전해질 사이에서 일어나는 상호작용을 미시적 관점으로 이해하는 데는 어려움을 겪고 있어, 화학 전지에서의 전위차 발생, 전자의 흐름, 반쪽 전지의 전위 측정, 산화전극과 환원전극 사이의 전지 전위값 계산하기 등에서는 어려움을 겪었다.

• 대한화학회지
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• 제37권4호
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• pp.462-469
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• 1993

Cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin 유도체 화합물들이 수식된 유리질 탄소 전극과 microelectrode에서 순환 전압 전류법 및 시간 전류법에 의해 산소의 환원 반응을 조사하였다. Microelectrode를 사용하여 시간-전류법에 의해 얻은 전자수 n값들은 유리질 탄소 전극을 사용하여 순환 전압 전류법들에 의해 얻은 결과들과 다소 다른 값으로 나타났다. 알카리성 용액에서 monomer인 cobalt tetraphenylporphyrin 화합물이 수식된 전극에서 산소의 호나원 반응 경로는 중간 생성물인 $H_2O_2$로 가는 2 전자반응으로 진행되었고, dimer인 cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin 유도체 화합물들이 수식된 전극에서는 최종 생성물인 $H_2O$로 가는 4 전자 반응으로 진행되었다. 이와 같은 산소의 환원 반응은 전체적으로 비가역적으로 확산 지배적인 반응으로 주어졌다.

• 대한화학회지
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• 제29권4호
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• pp.390-396
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• 1985

황산암모늄을 이용하여 훼로망간슬랙중에 망간만을 분리, 추출하고 황화암모늄으로 정제한 후 소량의 $H_2SeO_3$를 첨가제로 가하여 환원전극으로는 Stainless steel판을, 산화전극으로는 납(Pb + 1% Ag)전극을 이용하여 60mA/cm$^2$정도의 전류밀도에서 90%이상의 전류효율로 순수한 망간금속을 얻었다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.309-315
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• 2022

폐수 중 질소를 제거하기 위한 전기화학적 방법 중 전극의 소모를 최소화하기 위하여 비용해성 전극인 DSA 전극을 anode(산화전극)로 사용하면서, 최적 cathode(환원전극) 도출 및 운전조건 최적화를 위한 연구를 수행하였다. 다양한 전극을 cathode(환원전극)로 사용하여 실험한 결과, 용액 중 Cl 존재시 질산성 질소(NO₃-N)의 제거율이 가장 높으면서 부산물인 암모니아성 질소(NH₃-N) 농도가 가장 낮게 나타난 Brass(황동)가 최적 전극으로 선정되었다. 전류밀도에 따른 영향을 조사하였을 때, 초기 질산성 질소의 농도가 50 mg L^-1의 조건에서, 최적 전류밀도는 15 mA cm^-2이었고, 그 이상의 전류밀도는 제거율에 큰 영향을 주지 못하였다. 전해물질(Na₂SO₄와 NaCl) 및 반응시간에 따른 질산성 질소(NO₃-N) 제거 및 암모니아성 질소(NH₃-N) 잔류량을 조사하였을 때, 질산성 질소(NO₃-N)의 초기 농도 50 mg L^-1, 전류밀도 15 mA cm^-2의 조건에서 90분 반응 시 Na₂SO₄과 NaCl을 각각 1.0 g L^-1, 0.5 g L^-1 혼합하였을 때, 질산성 질소의 제거율은 약 48%였고 암모니아성 질소는 잔류하지 않았다. 전해물질로 NaCl만 1.5 g L^-1를 사용하였을 때, 질산성 질소(NO₃-N)의 제거율은 약 55%로 가장 높았고, 암모니아 질소도 잔류하지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.550-556
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• 2022

당, 알코올, 유기산 및 아미노산 등과 같은 다양한 유기물에 포함된 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 효소 연료전지의 성능은 anode 뿐만 아니라 cathode에도 큰 영향을 받는다. 본 연구의 목적은 laccase 기반의 고성능 cathode 전극을 개발하는데 있다. 효소, 전자전달체 및 탄소나노튜브로 구성된 효소 복합체를 제조하고 이를 전극 표면에 다층으로 부착하며 층수 및 탄소나노튜브의 첨가 유무가 전극 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 전극 표면에 효소-전자전달체(Lac-(PVI-Os-dCl))의 층수가 증가할수록 전극에서 발생되는 환원 전류량이 증가하였다. 탄소나노튜브가 첨가된 효소-전자전달체 복합체 전극(Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl))이 Lac-(PVI-Os-dCl) 전극에 비하여 1.7배 많은 환원 전류를 생성하였다. Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl)과 Lac-(PVI-Os-dCl)의 비율을 변화시키며 적층한 전극들에서 2층의 Lac-(PVI-Os-dCl)과 2층의 Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl)으로 구성된 전극이 가장 많은 양의 환원 전류(10.1±0.1 µA)를 생성하였다. 단일 층의 Lac-(PVI-Os-dCl)로 구성된 cathode를 사용하는 셀과 최적화된 cathode를 사용하는 셀의 최대 생산 전력밀도는 각각 0.46±0.05와 1.23±0.04 µW/cm²였다. 본 연구 결과는 전극 표면에 laccase, 전자전달체 및 탄소나노튜브로 구성된 복합체의 적층 최적화를 통해 cathode 및 이를 이용하는 효소 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

• 전기화학회지
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• 제11권3호
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• pp.165-169
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• 2008

CODH(Carbon Monoxide Dehydrogenase)에 의한 이산화탄소 환원에 있어서 작업전극을 유리탄소전극을 사용한 경우와 금전극을 사용한 경우를 비교하여 그 영향을 관찰하였다. 금전극을 사용한 경우에는 수소발생과 섞이기 때문에 전기분해의 전위를 잘 선택해야 효율적인 이산화탄소의 환원 반응을 관찰할 수 있는데 반하여, 유리탄소전극은 금전극보다 수소 환원에 대한 과전압이 크기 때문에 -650 mV vs. NHE 까지도 중성수용액에서 수소발생 없이, 효율적인 이산화탄소의 환원을 관찰할 수 있었다. CODH를 이용한 이산화탄소의 환원에는 가해주는 전기분해 전위가 큰 영향을 미침을 알 수 있었는데, $-570{\sim}600\;mV$ vs. NHE 근처가 가장 효율적임을 알 수 있었고 이보다 더 음의 전위를 걸어주었을 때는 효소활성의 감소 및 수소발생이 복합적으로 영향을 미쳐 일산화탄소 생성의 전류효율이 급격히 감소함을 알 수 있었다.