• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.86-91
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• 2024

본 연구에서는 국내 정유사에서 발생하는 탈황석고(DG)와 이산화탄소를 반응시켜 제조한 이산화탄소전환탄산화물(CCMs)을 시멘트 혼합재로 적용한 모르타르의 특성 분석을 실시하였다. 화학성분, 입도 분석 결과를 통해 탈황석고와 이산화탄소가 반응하여 CaCO₃ 등의 탄산화물 결정이 생성된 것을 추정할 수 있었으며, 이를 시멘트 혼합재로 활용하여 작업성, 압축강도 등의 물성과 동결융해 후 압축강도 및 촉진탄산화 깊이 측정을 실시하여 내구성 분석을 실시하였다. 실험 결과, 혼합재의 함량이 증가할수록 작업성 및 압축강도 특성이 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 동결융해 후 압축강도, 촉진 탄산화 깊이 또한 물성 측정 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 아울러 탈황석고 대비 탄산화물을 혼합할 경우 물성 및 내구성이 양호하게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 미반응 CaO 및 CaCO₃ 등 혼합재의 결정상 차이에 따른 것으로 판단되었다.

• 한국재료학회지
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• 제24권10호
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• pp.565-571
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• 2014

Nitrogen-doped ZnO nanoparticle-carbon nanofiber composites were prepared using electrospinning. As the relative amounts of N-doped ZnO nanoparticles in the composites were controlled to levels of 3.4, 9.6, and 13.8 wt%, the morphological, structural, and chemical properties of the composites were characterized by means of field-emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In particular, the carbon nanofiber composites containing 13.8 wt% N-doped ZnO nanoparticles exhibited superior catalytic properties, making them suitable for use as counter electrodes in dye-sensitized solar cells (DSSCs). This result can be attributed to the enhanced surface roughness of the composites, which offers sites for $I_3{^-}$ ion reductions and the formation of Zn3N2 phases that facilitate electron transfer. Therefore, DSSCs fabricated with 13.8 wt% N-doped ZnO nanoparticle-carbon nanofiber composites showed high current density ($16.3mA/cm^2$), high fill factor (57.8%), and excellent power-conversion efficiency (6.69%); at the same time, these DSSCs displayed power-conversion efficiency almost identical to that of DSSCs fabricated with a pure Pt counter electrode (6.57%).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권4호
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• pp.423-427
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• 2010

나노구조를 갖는 중공구형(CNS) 및 중공반구형(NBC) 다공성 탄소 담체에 각각 약 1.0 wt%의 구리를 담지시켜 두 종류의 촉매를 제조하였고 과산화수소수에 의한 페놀의 수산화 반응에서 촉매의 성능을 두 종류의 서로 다른 용매(물, 아세토니트릴)에 대하여 비교 분석하였다. 촉매에 담지된 구리의 양은 EDS 분석으로 확인하였고 비표면적, 기공 부피, 기공 분포도 등을 비교 분석하였다. 두 종류의 촉매에서 모두 아세토니트릴보다 물에서 더 높은 전환율과 과산화수소 유효도 및 카테콜과 하이드로퀴논의 생성율을 얻을 수 있었고, 물을 용매로 사용했을 때 1.0 Cu/CNS 촉매가 1.0 Cu/NBC 촉매보다 50% 이상의 전환율과 과산화수소 유효도를 보였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.220-237
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• 2020

Modern electrochemical energy devices involve generation and reduction of fuel gases through electrochemical reactions of water splitting, alcohol oxidation, oxygen reduction, etc. Initially, these processes were executed in the presence of noble metal-based catalyst that showed low overpotential and high current density. However, its high cost, unavailability, corrosion and related toxicity limited its application. The search for alternative with high stability, durability, and efficiency led scientists towards carbon nanoparticles supported catalysts which has high surface area, good electrical conductivity, tunable morphology, low cost, ease of synthesis and stability. Carbon nanoparticles are classified into two groups based on morphology, one and zero dimensional particles. Carbon nanoparticles at zero dimension, denoted as carbon dots, are less used carbon support compared to other forms. However, recently carbon dots with improved electronic properties have become popular as catalyst as well as catalyst support. This review focused on the recent advances in electrocatalytic activities of carbon dots. The mechanisms of common electrocatalytic reactions and the role of the catalysts are also discussed. The review also proposed future developments and other research directions to overcome current limitations.

• 한국재료학회지
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• 제30권11호
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• pp.595-600
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• 2020

The photovoltaic properties of perovskite solar cells (PSCs) with a carbon electrode fabricated using different annealing processes are investigated. Perovskite formation (50 ℃, 60 min) using a hot-plate and an oven is carried out on cells with a glass/fluorine doped TiO₂/TiO₂/ZrO₂/carbon structure, and the photovoltaic properties of the PSCs are analyzed using a solar simulator. The microstructures of the PSCs are characterized using an optical microscope, a field emission scanning electron microscope, and an electron probe micro-analyzer (EPMA). Photovoltaic analysis shows that the energy conversion efficiency of the samples fabricated using the hot-plate and the oven processes are 2.08% and 6.90%, respectively. Based on the microstructure of the samples and the results of the EPMA, perovskite is formed locally on the carbon electrode surface as the γ-butyrolactone (GBL) solvent evaporates and moves to the top of the carbon electrode due to heat from the bottom of the sample during the hot plate process. When the oven process is used, perovskite forms evenly inside the carbon electrode, as the GBL solvent evaporates extremely slowly because heat is supplied from all directions. The importance of the even formation of perovskite inside the carbon electrode is emphasized, and the feasibility of oven annealing is confirmed for PSCs with carbon electrodes.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.734-739
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• 2009

미세 조류의 열화학적 반응 특성을 고찰하기 위하여 열중량 반응기(I.D. 5.5 cm, Height 1 m)를 이용하여 클로렐라의 열분해, 연소, 부분 산화에 따른 실험을 수행하였다. 반응 온도($500{\sim}800^{\circ}C$), 클로렐라의 수분 함유량(0~60%), 산소 농도(0~21%)에 따른 클로렐라의 무게 감량 변화를 관찰하였으며 이를 이용하여 열분해, 연소, 부분 산화 반응 특성을 고찰하였다. 수분 함량이 증가함에 따라 탄소 전환율과 반응성이 감소하는 경향이 발견되었다. 열분해의 경우, 건조 시료(수분 함량 0%)에 비하여 수분 함량이 늘어남에 따라 탄소 전환율과 반응성이 급격하게 감소한 반면, 부분 산화(5%) 및 연소의 경우에는 수분 함량이 60%가 되면서 탄소 전환율 및 반응성이 감소하는 경향이 발견되었다. 반응온도 및 산소의 분압이 증가함에 따라 탄소 전환율은 증가하는 경향을 보였으며 chlorella의 연소 반응식은 다음과 같다. $\frac{dX}{dt}=(7.41{\times}10^{-1})$exp$\left(-\frac{19600}{RT}\right)(P_{O_{2}})^{0.209}(1-X)^{2/3}$.

• 전기화학회지
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• 제6권4호
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• pp.255-260
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• 2003

다공성 탄소전극의 전위에 짜른 EDLC(e)ectric double-layer capacitor)특성을 조사하기 위해 복소캐패시턴스분석(complex capacitance analysis)을 수행하였다. 하나의 원통형 기공에 대해 복소캐패시턴스를 이론적으로 유도하였고, 기공의 분포를 고려하여 다공성 전극에 대하여서도 계산하였다. 복소캐패시턴스의 허수부를 주파수에 대해 도시하면 피크 형태의 곡선이 얻어지는데, 이때 피크의 면적은 캐패시턴스 값의 크기와, 피크의 위치는 다공성전극의 전기화학 파라매터와 기공구조에 의해 결정되는 $\alpha_0$와 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 이를 이용하면, 동일한 기공구조를 갖는 전극에 대해, 전위에 따른 캐패시턴스와 기공 내 이온전도도의 변화를 측정할 수 있다. 메조포러스 탄소전극에 대하여 전위를 변화시키며 electrochemical impedance spectroscopy를 측정하고 이를 복소캐패시턴스법에 의해 분석하였다. 피크 면적으로부터 구한 전위에 따른 캐패시턴스는 0.3V부근에서 최대값을 가졌는데, 이는 cyclic voltammetry 실험결과와도 일치하였다. 한편, 피크 위치로부터 구한 기공 내 이온전도도는 0.2V에서 최대 값을 가지고 전위가 증가할 수록 서서히 감소하였다. 이를 탄소 표면전하의 증가로 인해 이온/표면의 전기적 작용력이 커졌기 때문으로 해석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.41-51
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• 2023

지구 온난화로 인한 이상기후 현상이 빈번하게 발생함에 따라 많은 국가들이 탄소 중립을 선언하였고, 수소경제 사회로의 진입을 위해 노력하고 있다. 이때 암모니아는 수소 저장 밀도가 높아 수소 캐리어로써의 역할로 주목받고 있을 뿐만 아니라 무탄소 연료로써 활용의 역할도 주목받고 있다. 특히 암모니아 연료전지에 있어서, 음이온 교환막 연료전지에서는 별도의 암모니아 분해 장비나 수소 고순도화 장비가 필요 없이 암모니아를 바로 연료전지로 공급해 줄 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 음이온 교환막 연료전지의 작동 원리 및 연구 동향을 살펴보고 이를 바탕으로 음이온 교환막 연료전지에서 암모니아를 직접 연료로 활용한 연구 사례들을 알아보고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.63-68
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• 2018

본 논문은 이산화탄소 고정 과정이 포함된 인공 광합성 과정을 모사하기 위하여 지구상에 흔히 존재하는 촉매 재료를 이용해 개발한 광화학 반응 시스템(인공나뭇잎)과 시스템 에너지 포집 및 변환 능력에 대한 성능을 조사하기 위한 기초 연구 결과를 제시한다. 본 연구에서 개발한 시스템은 태양광 전지의 전면부에 산화코발트를 도핑 하여 물의 전기분해로 인한 산소 발생이 태양전지 표면에서 직접 발생하도록 하였고, 후면 기판 표면에는 이산화탄소 변환 반응을 위한 효율적인 촉매로 $MoS_2$를 도핑 하여, 전선이 없는 구조로 구성하였다. 직접 태양광 연료 변환 시스템은 약4.5%로 이산화탄소를 일산화탄소와 수소로 변환하여 지속 가능한 연료(합성가스)의 형태로 생산하며, 이는 음극에서 촉매 변환 효율이 75%이상이 될 수 있음을 의미한다. 본 연구는 물의 광분해뿐만 아니라 태양광에 의해 유도된 이산화탄소 전환 과정을 하나의 시스템에서 동시에 실현하여 자연적 광합성 과정을 좀 더 성공적으로 모사할 수 있는 시스템 개발에 기여하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.388-400
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• 2021

Power to gas (P2G) is one of the energy storage technologies that can increase the storage period and storage capacity compared to the existing battery type. One of P2G technology produces hydrogen by decomposing water from renewable energy (electricity) and the other produces CH4 by reacting hydrogen with CO2. This study is an experimental study to produce CH4 by reacting CO2 of biogas with hydrogen using a 40 wt% Ni-Mg-Al catalyst and a commercial catalyst. Catalyst characteristics were analyzed through H2-TPR, XRD, and XPS instruments of 40% Ni catalyst and commercial catalyst. The effect on the CO2 conversion rate and CH4 selectivity was analyzed, and the activities of a 40% Ni catalyst and a commercial catalyst were compared. As a result of experiment, In the case of a 40 wt% catalyst, the maximum CO2 conversion rate showed 77% at the reaction temperature of 400℃. Meanwhile, the commercial catalyst showed a maximum CO2 conversion rate of 60% at 450℃. When 50% of CO was added to the CO2 methanation reaction, the CO2 conversion rate was increased by about 5%. This is considered to be due to the atmosphere in which the CO reaction can occur without the process of converting to CH4 after forming carbon and CO as intermediates in terms of the CO2 mechanism on the catalyst surface.