• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.4 no.1
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• pp.14-20
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• 2001

The Langmuir adsorption isotherms of the under-potentially deposited hydrogen (UPD H) and the over-potentially deposited hydrogen (OPD H) at the single crystal Pt(100)/0.5 M $H_2SO_4$ and 0.5 M LiOH aqueous electrolyte interfaces have been studied using the phase-shift method. The phase-shift profile $({-\varphi}\;vs.\;E)$ for the optimum intermediate frequency can be used as a useful method to estimate the Langmuir adsorption isotherm $(\theta\;vs.\;E)$ at the interfaces. The equilibrium constant (K) for the OPD H and the standard free energy $({\Delta}G_{ads})$ of the OPD H at the Pt(100)/0.5M $H_2SO_4$ aqueous electrolyte interface are $1.5\times10^{-4}$ and 21.8 kJ/mol, respectively. At the Pt(100)/0.5 LiOH aqueous electrolyte interface, K transits from 1.9(UPD H) to $6.8\times10^{-6}$(OPD H) depending on the cathode potential (E) and vice versa. Similarly, ${\Delta}G_{ads}$ transits -1.6 kJ/mol (UPD H) to 29.5 kJ/mol (OPD H) depending on E and vice versa. The transition of K and ${\Delta}G_{ads}$ is attributed to the two distinct adsorption sites of the UPD H and OPD H on the Pt(100) surface. The UPD H and the OPD H at the Pt(100) interfaces are the independent processes depending on the H adsorption sites rather than the sequential processes for the cathodic $H_2$ evolution reactions.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.9 no.2
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• pp.255-260
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• 1998

Metal hydrides, $LaNi_5$ and $LaNi_{4.5}Al_{0.5}$, were prepared using chemical synthetic method, and their physical properties were examined using various analytic techniques such as TGA, XRD, SEM and EDX. The activation of the chemically prepared $LaNi_5$ and $LaNi_{4.5}Al_{0.5}$ was achieved by two hydriding/dehydriding cycles only. The miasurements of P-C-T curves revealed that 6 and 5.5 hydrogen atoms were stored in LaNi5and $LaNi_{4.5}Al_{0.5}$, respectively. The hydriding reaction rated for $LaNi_{4.5}Al_{0.5}$ were measured by the method of initial rates. It was found that the shrinking unreacted core model could be applied for the analysis of hydriding kinetics of $LaNi_5$. The rate controlling step of this reaction was the dissociative chemisorption of hydrogen molecules on the surface of $LaNi_5$. The activation energy was $9.506kcal/mol-H_2$. The rates measured in the temperature range from 273 to 343K and in pressure difference ($P_o-P_{eq}$) range form 0.25 to 0.66atm could be expressed as the following equation ; $\frac{dX}{dt}=4.636(P_o-P_{eq})$ exp($\frac{-9506}{RT}$).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.387-387
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• 2011

탄소 나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 육각형 모양의 구조로서 오직 탄소만으로 이루어진 소재이다. CNT는 열전도율이 다이아몬드보다 약 2배 우수하고, 전기 전도는 구리에 비해 1,000배 높으며, 강도는 강철보다 100배나 뛰어나다. CNT의 이러한 특성을 이용한 트랜지스터, 태양전지, 가스 검출을 위한 고감도 센서, 나노 섬유, 고분자-탄소나노튜브 고기능 복합체 등 많은 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 수직으로 성장된 탄소 나노튜브는 일반적인 재료에서는 보기 드물게 힘들게 직경이 나노 크기인 반면 길이는 수 mm까지 합성 되기 때문에 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 나노 섬유, 나노 복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 이러한 이유로 수직 배열된 CNT 합성에 많은 연구가 집중 되고 있다. 여러 합성 방법 중 성장 변수를 비교적 용이하게 조절 가능한 열 화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)을 이용하여 수직 배열된 수 mm의 CNT를 합성한 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 앞선 연구결과들은 CNT의 성장속도가 느릴 뿐만 아니라 합성 시간이 길어질수록 성장 속도가 감소하는 경향을 보였다. 반면, 마이크로웨이브 플라즈마 화학 기상 증착법(Microwave plasma CVD, MPCVD)은 기존의 다른 TCVD에 비해 낮은 온도에서 CNT를 합성할 수 있는 장점을 가지며, 고출력(~600 W 이상)의 플라즈마를 사용하기 때문에 성장률이 높고 고밀도의 CNT 합성이 가능하다. 본 연구에서는 철을 촉매금속으로 사용하고 MPCVD을 이용하여 얇은 다중벽 CNT를 합성하였다. 철은 직류 마그네트론 스퍼터(D.C magnetron sputter)를 사용하여 증착하였다. 합성시 가스는 탄소 공급원인 메탄($CH_4$)과 함께 플라즈마 공급원인 수소($H_2$)를 사용하였다. 또한 산소($O_2$)의 주입 여부에 따른 CNT의 성장 속도와 성장 길이를 비교하였다. 산소를 주입하였을 때, CNT의 성장 속도와 길이 모두 크게 향상됨을 확인 할 수 있었다. 이는 촉매금속 표면의 비정질 탄소의 흡착으로 인해 활성화된 촉매금속의 반응시간을 증가시키기 때문이다. 성장된 CNT는 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 표면형상과 결정성을 분석하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.4
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• pp.453-458
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• 2009

Iron-containing TNU-9 zeolites were prepared by aqueous ion exchange in the range of Fe contents 0.6~3.3 wt%. Direct decomposition of $N_2O$ was performed varying $N_2O$ concentrations and reaction temperatures. Fe-TNU-9 zeolites used were characterized using XRD, $N_2$ sorption, SEM/EDX. A 2.7 wt% Fe-TNU-9 zeolite showed high activities and above this contents of Fe the effect of catalytic activity was little dominated. Fe-TNU-9 zeolites after ion exchange conserved their TNU-9 structure although the degree of crystallinity was decreased until ca. 60% in 3.1 wt% Fe-TNU-9 zeolite after ion exchange in 0.01 M Fe solution. The decrease in the degree of crystallinity could be correlated with the decrease of surface area and pore volume. The partial reaction order of $N_2O$ in the decomposition of $N_2O$ was dependent on the reaction temperature from 0.69 at $420^{\circ}C$ to 0.97 at $494^{\circ}C$. The activation energy of $N_2O$ was also dependent on the $N_2O$ concentration and its value is ranged to 34~43 kcal/mol.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.153.2-153.2
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• 2010

화력발전 분야에서 $CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어진다, 연소후 포획은 연료를 연소한 후 발생하는 $CO_2$와 $N_2$가스에서 $CO_2$를 분리하는 기술로 흡수나, 흡착, 막분리 등을 주로 이용한다, 연소전 탈탄소화는 연소 전에 $CO_2$가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 $H_2$와 $CO_2$를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔다, 하지만 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력 발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승되고 있다. 특히, 연소전 탈탄소화 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)와 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 각각 0.5, 1, 3mol% 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다. 이러한 연구는 연소전 탈탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.10 no.2
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• pp.132-140
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• 2007

The phase-shift method and correlation constants for studying a linear relationship between the behavior ($-{\varphi}\;vs.\;E$) of the phase shift ($0^{\circ}{\leq}-{\varphi}{\leq}90^{\circ}$) for the optimum intermediate frequency and that (${\theta}\;vs.\;E$) of the fractional surface coverage ($1{\geq}\theta{\geq}0$) have been proposed and verified to determine the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms (${\theta}\;vs.\;E$) at noble metal/aqueous electrolyte interfaces. At an Ir/0.1 M KOH aqueous electrolyte interface, the Langmuir and Temkin adsorption isotherms (${\theta}\;vs.\;E$), equilibrium constants ($K=3.3{\times}10^{-4}\;mol^{-1}$ for the Langmuir and $K=3.3{\times}10^{-3}{\exp}(-4.6{\theta})\;mol^{-1}$ for the Temkin adsorption isotherm), interaction parameter (g = 4.6 for the Temkin adsorption isotherm), and standard free energies (${\Delta}G_{ads}^0=19.9kJ\;mol^{-1}\;for\;K=3.3{\times}10^{-4}\;mol^{-1}$ and $16.5<{\Delta}G_{\theta}^0<23.3\;kJ\;mol^{-1}\;for\;K=3.3{\times}10^{-3}{\exp}(-4.6{\theta})\;mol^{-1}\;and\;0.2<\theta<0.8$) of H for the cathodic $H_2$ evolution reaction are determined using the phase-shift method and correlation constants. The inhomogeneous and lateral interaction effects on the adsorption of H are negligible. At the intermediate values of ${\theta},\;i.e,\;0.2<{\theta}<0.8$, the Temkin adsorption isotherm (${\theta}\;vs.\;E$) correlating with the Langmuir or the Frumkin adsorption isotherm (${\theta}\;vs.\;E$), and vice versa, is readily determined using the correlation constants. The phase-shift method and correlation constants are accurate and reliable techniques to determine the adsorption isotherms (${\theta}\;vs.\;E$) and related electrode kinetic and thermodynamic parameters(K, g, ${\Delta}G_{ads}^0, {\Delta}G_{\theta}^0$).

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.1 no.1
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• pp.33-39
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• 1998

To AC impedance study was performed in this study on the interfacial reaction between organic electrolyte and amorphous tungsten oxides thin film, cathodically coloring oxide, prepared by e-beam evaporation method in the 1 M $LiClO_4/PC$ organic solution. The electrochemical reactions at the interface were analyzed by the transient method and the complex impedance spectroscopy. The impedance spectrums showed that the electro-chemical intercalation of lithium cations was consisted of the following three steps; the first step, the charge transfer reaction of lithium cation at the interface between amorphous tungsten oxides thin film and the organic electrolyte, the second step, the adsorption of lithium atom on the surface of amorphous tungsten oxides thin film, and then the third step, the absorption and the diffusion of lithium atom into amorphous tungsten oxides thin layer. The bleaching and the coloring characteristics of amorphous tungsten oxides thin film were explained in terms of thermodynamic and kinetic variables, the simulated $R_{ct},\;C_{dl},\;D$ and $\sigma_{Li}$ by CNLS fitting method. Especially it was found that the limiting values of electrochromic reaction were the molar ratio of lithium, y=0.167 and the electrode potential, E=2.245 V (vs. Li).