• 제목/요약/키워드: Catalyst Layer

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AAO를 사용한 고분자전해질 연료전지의 공기극 촉매층 구조 제어 (Morphology Controlled Cathode Catalyst Layer with AAO Template in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)

  • 조윤환;조용훈;정남기;안민제;강윤식;정동영;임주완;성영은
    • 전기화학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.109-114
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    • 2012
  • 고분자전해질 연료전지 (PEMFC)의 공기극을 양극산화 알루미늄 (AAO) 템플레이트를 이용하여 제조하고 촉매층의 구조적 특성을 주사현미경 (SEM) 측정과 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 통해 알아보았다. SEM 측정을 통해 일정한 크기와 모양의 Pt nanowire 가 규칙적으로 형성된 것을 확인할 수 있었다. BET 분석을 통해 AAO 템플레이트로 인하여 20-100 nm 크기의 기공 분포가 증가한 것을 확인하였다. 단위전지 성능평가와 임피던스 측정을 통하여 막-전극접합체 (MEA)의 전기화학적 특성을 분석하였다. 그 결과, AAO 템플레이트를 이용하여 제조한 MEA는 촉매층의 구조 개선으로 인하여 물질 전달 저항을 감소시킬 수 있었으며, 25%의 단위전지 성능이 향상되었다.

이산화질소 감지용 다중벽 탄소나노튜브 가스센서의 제작 및 감응 특성 (Fabrication and Sensing Characteristics of Multi-Walled Carbon Nanotube Gas Sensor for No2 Detection)

  • 조우성;문승일;김영조;이윤희;주병권
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.294-298
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    • 2004
  • Carbon nanotubes(CNTs) were synthesized by thermal chemical vapor deposition(CVD) method. To fabricate CNT gas sensor, catalyst metal layer was deposited on microstructure. The CNT gas detecting layer was grown by thermal CVD method on the catalyst metal layer. In order to investigate the gas sensing characteristics of the fabricated CNT gas sensor, it was exposed in NO$_2$ gas and sensitivity, response, and recovery time were measured. As the result, this sensor has better reproductibility and faster recovery time than another CNT gas sensors.

Preparation and Reaction Studies of $Pt/Al_2O_3$ Model Catalysts

  • Kim, Chang-Min;Gabor A. Somorjai
    • 한국진공학회지
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    • 제3권4호
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    • pp.414-419
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    • 1994
  • 알루미늄 박편 위에 Pt/$Al_2O_3$ 모델 촉매를 만들었다. 알루미늄 표면을 $10 ^5Torr$의 산소 압력 하에서 산화시킨후 plasma evaporation source를 사용하여 Pt을 증착시켰다. 이 모델 촉매 표면에서 일 어나는 1-butene 의 반응을 연구하였다. 산화알루미늄 표면에서는 이성질화 반응이 일어 났으나 Pt을 증착시킨 산화알루미늄 표면에서는 수소첨가반응이 일어남이 관찰되었다. 알루미나 표면의 Pt이 증가함 에 따라 수소첨가반응으로서 선택성이 증가되었다.

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고체산화물 연료전지의 Anode인 Ni/YSZ에 Ni 원자층 증착 코팅의 효과 (Effect of Metal Ni Atomic Layer Deposition Coating on Ni/YSZ, Anode of Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs))

  • 김준호;모수인;박광선;김형순;김도형;윤정우
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.61-66
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    • 2022
  • 이 연구는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 기술을 사용하여 나노미터 크기의 금속 촉매 물질을 연료극 층에 코팅하여 표면적을 늘리고 촉매의 효과를 극대화시키기 위한 연구이다. ALD 공정은 기판 위에 원자 수준에서 잘 제어된 두께를 갖는 균일한 막을 제조하는 것으로 알려져 있다. 우리는 고체산화물 연료전지의 연료극 물질로 가장 널리 알려진 Ni/YSZ 위에 금속(Ni)을 코팅하여 성능을 측정하였다. ALD 코팅은 3 nm 이상의 코팅에서 전지 성능의 감소를 보이기 시작했다

REDUCTION CHARACTERISTICS OF NOx STORAGE CATALYST FOR LEAN-BURN NATURAL GAS VEHICLES

  • Lee, C.H.;Choi, B.C.
    • International Journal of Automotive Technology
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    • 제8권6호
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    • pp.667-674
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    • 2007
  • Various types of NOx storage catalysts for NGV's were designed, manufactured, and tested in this work on a model gas test bench. As in most of other studies on NOx storage catalyst, alkaline earth metal barium(Ba) was used as the NOx adsorbing substance. The barium-based experimental catalysts were designed to contain different amounts of Ba and precious metals at various ratios. Reaction tests were performed to investigate the NOx storage capacity and the NOx conversion efficiency of the experimental catalysts. From the results, it was found that when Ba loading of a catalyst was increased, the quantity of NOx stored in the catalyst increased in the high temperature range over 350. With more Ba deposition, the NOx conversion efficiency as well as its peak value increased in the high temperature range, but decreased in the low temperature range. The best of de-NOx catalyst tested in this study was catalyst B, which was loaded with 42.8 g/L of Ba in addition to Pt, Pd and Rh in the ratio of 7:7:1. In the low temperature range under $450^{\circ}C$, the NOx conversion efficiencies of the catalysts were lower when $CH_4$, instead of either $C_3H_6$ or $C_3H_8$, was used as the reductant.

촉매처리 방법에 따른 탄소 나노튜브의 전계방출 특성 (Field-emission characteristics of carbon nanotubes: The effect of catalyst preparation)

  • 박창균;윤성준;박진석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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    • pp.38-39
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    • 2006
  • We present experimental results that regard the effects of catalyst preparation on the structural and field-emissive properties of CNTs. The CNTs used in this research have been synthesized using the inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD) method. Catalyst materials (such as Ni, Co, and Invar 426) are varied and deposited on buffer films by RF magnetron sputtering. Prior to growth of CNTs, $NH_3$ plasma etching has also been performed with varying plasma etching time and power. For all the CNTs grown, nanostructures and morphologies are analyzed using Raman spectroscopy and FESEM, in terms of buffer films, catalyst materials, and pre-treatment conditions. Furthermore, the field electron-emission of CNTs are measured and characterized in terms of the catalyst preparation environments. The CNTs grown on Nicatalyst layer would be more effectual for enhancing the growth rate and achieving the vertical-alignment of CNTs rather than other buffer materials from results of SEM study. The crystalline graphitic structure of CNTs is improved as the catalyst dot reaches a critical size. Also, the field-emission result shows that the CNTs using Ni catalyst would be more favorable for improving electron-emission capabilities of CNTs compared with other samples.

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알루미늄 하부층이 탄소나노튜브의 성장 및 전계방출 특성에 미치는 영향 (Effect of an AI underlayer on the Growth of Carbon Nanotubes and Their Field Emission Characteristics)

  • 이승환;곽정춘;이한성;이내성
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제21권2호
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    • pp.162-172
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    • 2008
  • We studied the effect of an Al underlayer on the growth of carbon nanotubes (CNTs) and their field emission characteristics, First of all, CNTs were grown on the Invar catalyst layers with different thickness of 1 to 10 nm, showing that the CNT length was saturated for the catalyst 5 nm or thicker. The CNTs grown on the 5-nm-thick catalyst were ${\sim}10{\mu}m$ long and ${\sim}30nm$ in diameter. Second, an Al underlayer was applied between the catalyst layer and the Ti diffusion barrier to reduce the diameters of CNTs for better field emission properties by forming spherical Al oxide particles on which smaller catalyst nanoparticles would occur. The optimal thickness of an Al underlayer underneath the 5-nm-thick catalyst was ${\sim}15nm$, producing the CNTs with the length of ${\sim}15{\mu}m$ and the diameter of ${\sim}15nm$. The field emission measurements, following the tape activation, showed that the thinner and longer CNTs gave rise to better field emission performance with the lower turn-on and threshold electric fields.

직접 메탄올 연료전지용 막-전극 접합체의 설계 인자에 관한 연구 (Design Factors of Membrane Electrode Assembly for Direct Methanol Fuel Cells.)

  • 조재형;황상엽;김수길;안동준;임태훈;하흥용
    • 청정기술
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    • 제13권4호
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    • pp.293-299
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    • 2007
  • 막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)의 설계인자 즉, 구성요소들이 직접 메탄올 연료전지의 성능에 미치는 영향을 알아보았다. MEA에서의 촉매층과 고분자 분리막의 계면저항을 줄이기 위하여 직접 코팅법을 사용하여 제조한 MEA 구조와 조성의 최적화를 실시하였으며, 기체 확산층, 촉매량, 고분자 전해질 분리막의 두께가 직접메탄을 연료전지의 성능에 미치는 영향을 알아보고, 전기화학적 분석법을 사용하여 성능향상 요인을 분석하였다. 본 연구를 통해 직접코팅법으로 제조한 MEA의 구조와 조성에 따른 성능변화 특성을 파악할 수 있었으며, 연료극과 공기극에 총 $4\;m/cm^2$ (Pt 기준)의 촉매를 사용하였을 때, $80^{\circ}C$ 1기압의 운전 조건하에서는 최고성능 $147\;mW/cm^2$, $60^{\circ}C$, 1기압의 운전 조건하에서는 최고성능 $100\;mW/cm^2$을 확보하였다.

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Pd 촉매의 부분 산화 조절을 이용한 SnO$_2$박막 센서의 CH$_4$감도 변화 연구 (The effect of initial Pd catalyst oxidation stale on CH$_4$sensitivity of SnO$_2$thin film sensor)

  • 최원국;조정;조준식;송재훈;정형진;고석근
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.45-49
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    • 1999
  • 이온빔 보조 증착법을 이용하여 제작한 $SnO_2$박막을 기저 물질로한 가연성 센서에 catalyst로 ultra-thin Pd layer를 이온빔 스퍼터링으로 흡착시켰다. 가연성 기체의 센싱 메카니즘에서 Pd 촉매의 역할을 정확하게 조사하기 위해서 진공 및 공기 상에서 annealing 함으로서 Pd 촉매의 초기 산화 상태를 조절하였다. 촉매가 순수한 금속 Pd 클러스터 상태로 존재하는 $SnO_2$센서의 경우에는 PdO 클러스터가 있는 것에 비해 높은 감응성을 보였다. 이것은 PdO 클러스터가 표면 acceptor로 작용을 하는 것으로 생각되며 $SnO_2$로 부터 Pd sub-channel을 통해 전자를 받아 센서의 감도를 낮추고 응답시간을 늦추는 것으로 생각된다.

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MEA 제조 방법에 따른 직접 메탄올 연료전지의 성능저하 현상 평가 (Effect of MEA fabrication on the performance degradation of DMFC)

  • 조윤환;조용훈;박현서;원호연;성영은
    • 신재생에너지
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    • 제3권1호
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    • pp.60-67
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    • 2007
  • Catalyst coated membrane [CCM] type and catalyst coated substrate [CCS] type of membrane electrode assembly [MEA] were manufactured and evaluated their performance. Degradation test were conducted to find the difference of long term stability in two types of MEA and the factor for performance degradation problem occurred. Performance degradation test of single cell in two different types of MEA were carried out when current density was $200mA/cm^{2}$. The degradation test had proceeded for 230 hours and performance degradation was checked by I-V curve and impedance measurement at regular intervals. Also, MEA before/after operation and changes of catalyst layer were characterized by SEM, TEM, and XRD. Maximum power density of CCM type was higher than that of CCS type. Meanwhile, an increase of particle size of catalyst and an increase of impedance resistance after long term operation were observed. In the case of using CCM type MEA, the performance was deteriorated 38% of initial performance. In the case of using CCS type MEA, the performance was deteriorated 43% of initial performance. In consideration of difference of initial performance, performance of CCM type is higher than that of CCS type but both types had similar problems during degradation test.

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