• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.393-400
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• 2017

For comparison to the Li-ion battery, evaluating a thermal battery must consider additional variables. The first one is the temperature difference between the battery and its unit cell. Thermal batteries and their unit cells have a temperature difference that is caused by the thermal battery activation mechanism and its shape. The second variable is the electrochemical reaction steps. Most Li-ion batteries have a constant electrochemical reaction at the electrode, and battery voltage is affected when the concentration of Li ions is changed. However, a thermal battery has several steps in its electrochemical reaction, and each step has a different potential. In this study, we used unit cell discharge tests based on interpolating a 4D lookup table to estimate the performance of a thermal battery. From the test results, we derived an estimation algorithm by interpolating the table, which is queried from specified profile groups. As a result, we found less than a 5 percent difference between estimation and experiment at the 1.3 V cut-off time.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.291-309
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• 2020

Chromium was electrodeposited from deep eutectic solvents-based Cr³⁺ electrolytes on HB-pencil graphite electrode. Factors influencing the electrochemical behavior and the processes of Cr nucleation and growth were explored using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques, respectively. Cr³⁺ reduction was found to occur through an irreversible diffusion-controlled step followed by another irreversible one of impure diffusional behaviour. The reduction behavior was found to be greatly affected by Cr³⁺ concentration, temperature, and type of hydrogen bond donor used in deep eutectic solvents (DESs) preparation. A more comprehensive model was suggested and successfully applied to extract a consistent data relevant to Cr nucleation kinetics from the experimental current density transients. The potential, the temperature, and the hydrogen bond donor type were estimated to be critical factors controlling Cr nucleation. The nucleation and growth processes of Cr from either choline chloride/ethylene glycol (EG-DES) or choline chloride/urea (U-DES) deep eutectic solvents were evaluated at 70℃ to be three-dimensional (3D) instantaneous and diffusion-controlled, respectively. However, the kinetics of Cr nucleation from EG-DES was found to be faster than that from U-DES. Cr nucleation was tending to be instantaneous at higher temperature, potential, and Cr³⁺ concentration. Cr nuclei electrodeposited from EG-DES were characterized at different conditions using scanning electron microscope (SEM). SEM images show that high number density of fine spherical nuclei of almost same sizes was nearly obtained at higher temperature and more negative potential. Energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis confirms that Cr deposits were obtained.

• 방사성폐기물학회지
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• 제12권3호
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• pp.245-251
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• 2014

사용후핵연료 파이로 공정은 전기화학 이론들에 기초하여 개발되고 있다. 공정 모사는 공정 개발과 실험데이터 해석에 주요한 방법 중 하나로 파이로 공정에서도 필요한 접근 방법 중 하나이다. 현재까지 파이로 공정의 공정 모사는 전해정련 공정 위주로 진행되어 왔으며 전해환원 공정에 대한 연구는 많지 않았다. 전해환원 공정은 전해정련 공정과 달리 기체 발생과 다공성 전극의 특징을 지니고 있기 때문에 공정 모사를 위한 모델 개발을 위해서는 이를 고려한 수식들이 필요하게 된다. 본 연구에서는 전기화학 셀 해석에 필요한 열역학, 물질전달, 반응공학 이론 중 전해환원 공정 모델 개발에 필요한 개념과 수식들을 정리하여 제시하였다. 전해환원 셀을 구분하여 각 부분에 적용해야하는 수식들을 나열했으며 각 부분들 연결에 사용되는 경계조건들 역시 제시하였다. 이들 수식들은 추후 모델 개발에 기초로 사용될 수 있으며 실험데이터와 결합시켜 결정되어야 하는 매개변수 파악에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-7
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• 2010

본 연구에서는 LiCl-KCl/Cd계의 전해제련 공정을 대상으로 악티늄 및 희토류족 원소들의 전해이동을 모델링하고 해석하였다. 이 공정에서 용융염 전해질과 액체 카드뮴 음극간의 확산 경계층 계면에서 확산제한 전기화학반응 및 물질수지를 고려한 단순화된 동적모델을 수립하였다. 제안된 모델링 접근방법은 음극에서 일어나는 금속염의 반쪽 전지 환원반응에 기초를 둔 모델이다. 이 모델을 사용하여 정전류 전해공정에서 주어진 인가전류 조건을 만족하는 시간까지의 전해이동과 연계된 농도거동, 각 원소의 패러데이 전류 그리고 시간 함수의 전기화학 전위를 예측하는 가능성을 보여주었다. 선택된 5성분 원소(U, Pu, Am, La, Nd)계의 결과를 예비 모사하여 전산모델이 전기화학적 특성을 이해하고 개선된 전해제련로를 개발하기 위한 정보를 제공할 수 있는가를 평가하였다.

• 에너지공학
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• 제29권2호
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• pp.1-9
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• 2020

최근 탄화수소를 에너지원으로 사용하는 엔진을 대체할 동력원으로 연료 전지가 주목을 받게 되면서 수소 생산 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소를 생산하는 다양한 방법 중에 고체 산화물 수전해 시스템(SOEC)은 수소를 생산하기 위한 기초적이고, 친환경적인 방법이다. 고체 산화물 수전해 시스템은 고온, 고압 조건에서 운전이 가능하여 낮은 에너지 수요와 높은 열효율을 지니기 때문에 실험적인 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 실험적인 연구 성과에 비해 수치모델 연구는 비교적 부진하다. 이에 대한 원인으로 기존의 수치모델이 온도와 압력의 변화에 따른 성능 예측의 유효성이 상당히 낮기 때문으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 고체 산화물 수전해 시스템의 셀 성능 예측의 유효성을 높일 수 있는 방안을 제시하기 위해서 Patterened Ni-YSZ cermet electrode(40 wt%, Ni-60 wt% YSZ)/8-YSZ (TOSOH, TZ8Y)/LSM (La_0.9Sr_0.1MnO₃)로 구성된 상용 막-극 접합체의 기존의 연구 데이터를 활용하였다. 온도에 따른 전기화학적 특성의 영향을 수치적으로 분석한 결과, 유효성에 가장 큰 편차를 가져오는 변수들은 charge transfer coefficient(CTC), exchange current density, diffusion coefficient, electrical conductivity인 것으로 나타났다. 온도와 압력에 따른 해당 변수들의 영향 및 경향성을 분석하여 과전압 모델을 제시하였다. 다양한 모델의 적용과 타당성을 확보하기 위해서 교차-검증이 도입되었다. 그 결과, 체계화된 유효성 검증 과정에 기초한 고체 산화물 수전해 시스템의 수치 모델은 뛰어난 성능의 예측 결과를 보여주었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제5권1호
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• pp.33-38
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• 2006

Current coating practice requires the thickness of anti-corrosion organic coatings to be over $250{\mu}m$ for immersion parts of ships and offshore structures and the corrosion resistance of these coatings has been evaluated by destructive and qualitative analysis. Recently, Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS) method has been employed, as an alternative, to evaluate corrosion resistance of organic coatings. This method is characterized as being nondestructive, reproducible, and quantitative in evaluating aging of organic coatings. In this study, EIS method was adopted to quantitatively and effectively select the coating systems having optimized protective performance. Evaluations of several epoxy and epoxy/polyurethane coating systems typically used for ships and offshore structures were carried out in wet($50^{\circ}C$, $90^{\circ}C$) and dry(room temp.) environments to accelerate the degradation of the organic coatings. These results were compared with the conventional scribed(scratched) test results. The plausible prediction model for determining the remaining life-time of coating systems was also proposed based on variations of impedance data, FT-IR and $T_g$ measurements results.

• 전력전자학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.46-54
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• 2008

본 논문에서는 연료전지나 배터리 및 슈퍼커패시터 등의 전기화학적 전력기기의 임피던스 모델링에 적합한 저가의 임피던스 분광 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안된 시스템은 간단한 센서회로 및 상용 DAQ(Data Acquisition) Board와 강력한 HMI(Human-Machine Interface)를 지원하는 그래픽 언어인 LabVIEW 소프트웨어를 이용하여 구성되었고 고가의 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 장비를 대체하여 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 제안된 시스템에서는 Lock-in Amplifier를 이용함으로써 노이즈(Noise)가 많은 환경에서도 측정 주파수 성분의 정확한 측정이 가능하게 하였다. 제안된 시스템을 이용하여 Ballard Nexa 1.2kW PEM 연료전지 스택의 주파수별 임피던스를 측정하였고, 이를 바탕으로 한 등가 임피던스 모델도 제안된다. 제시된 모델과 개발된 장비의 유용함은 리플전류에 의한 연료전지 스택의 교류 손실 측정을 통해 증명된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1652-1657
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• 2004

Model for the dynamic simulation of dynamic behaviors of a solid oxide fuel cell (SOFC) is provided. This model is based upon (1) coupled mass and heat transfer characteristics and (2) important chemical reactions such as electrochemical and reforming reaction in high temperature fuel cells such as SOFC. It is found that the thermal inertia of solid materials in SOFC plays an important role to the dynamic behavior of cell temperature. Dynamic characteristics of cell voltage, power and chemical compositions with different levels of load changes are investigated.

• 한국표면공학회지
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• 제27권4호
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• pp.223-233
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• 1994

It is well known that compositionally modulated Cu-Ni alloy can be produced by an electrochemical method in Ni sulfate solution containing trace amount of Cu. a mathematical model is presented to describe the current distribution and weight percent of Cu in Ni layer on the rotating disk electrode. The model includes convective-diffusion equation, the Laplace's equation and various overpotentials, and is solved numerically. The thickness of Cu layer is almost uniform whereas the thickness of Ni layer as well as the Ni/Cu weight ratio are increased approaching to the edge of the disk. These results agree well with the experimental values. The ohmic potential drop is suggested as a major cause of a nonuniformity in Ni layer. The optimum plating condition for the fabrication of susperlattice is proposed based on the results of this study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권4호
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• pp.477-484
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• 2005

Model fer the dynamic simulation of dynamic behaviors of a solid oxide fuel cell (SOFC) is provided. This model is based upon (1) coupled mass and heat transfer characteristics and (2) important chemical reactions such as electrochemical and reforming reactions in high temperature fuel cells such as SOFC. It is found that the thermal inertia of solid materials in SOFC plays an important role to the dynamic behavior of cell temperature. Dynamic characteristics of cell voltage, power, and chemical compositions with different levels of load change are investigated.