A series of quaternary ammonium-based ionic liquids (ILs) containing an alkyl carbonate group on the cation was first prepared and their physical and electrochemical properties including density, viscosity, thermal stability, electrochemical stability, and ionic conductivity were reported. These ILs exhibited wide electrochemical windows of at least 5.0 V and relatively high conductivities. In contrast to dialkyl-substituted ionic liquids, the ILs with an alkyl carbonate group on the cation showed much smaller drop in conductivities when mixed with a lithium salt, due to the interaction of lithium ions with carbonate groups. Upon interaction with a Li salt, the carbonyl stretching frequency of the carbonate group shifted to a lower frequency whereas the peak associated with C-O single bond moved to a higher frequency.
Two different types of graphite, such as flake graphite (FG) and spherical graphite (SG), were used as anode materials for a lithium-ion secondary battery in order to investigate their electrochemical performance. The FG particles were prepared by pulverizing natural graphite with a planetary mill. The SG particles were treated by immersing them in acid solutions or mixing them with various carbon additives. With a longer milling time, the particle size of the FG decreased. Since smaller particles allow more exposure of the edge planes toward the electrolyte, it could be possible for the FG anodes with longer milling time to deliver high reversible capacity; however, their initial efficiency was found to have decreased. The initial efficiency of SG anodes with acid treatments was about 90%, showing an over 20% higher value than that of FG anodes. With acid treatment, the discharge rate capability and the initial efficiency improved slightly. The electrochemical properties of the SG anodes improved slightly with carbon additives such as acetylene black (AB), Super P, Ketjen black, and carbon nanotubes. Furthermore, the cyclability was much improved due to the effect of the conductive bridge made by carbon additives such as AB and Super P.
In the case of immobilizing of glucose oxidase into polypyrrole (PPy) using electrosynthesis, the glucose oxidise (GOx) forms a coordinate bond with the polymers backbone. However, because of intrinsic insulation and net-chain of the enzyme, the charge transfer and mass transport are obstructed during the film growth. Therefore, the film growth is dull. We synthesized enzyme electrodes by electropolymerization added some organic solvent, such as ethanol and tetrahydrofuran (THF). The formative seeds of film growth was delayed by adding ethanol. The delay was induced by radical transfer between ethanol and pyrrole monomer. The radical transfer reactions shared the contribution of dopants between electrolyte anion and GOx polyanion. This led to increase amount of immobilized the enzyme in PPy. For the UV absorption spectra of synthetic solution before synthesis and after, in the case of ethanol added, the optical density was slightly decreased for the GOx peaks. It suggests amount of GOx in the solution was decreased and amount of GOx in the film was increased.
Roev, Victor;Ma, Sang Bok;Lee, Dong Joon;Im, Dongmin
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제5권2호
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pp.58-64
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2014
The surface of an ordered mesoporous silica (OMS) was functionalized using 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltrimethoxysilane at $20^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$. It was shown that only elevated temperature allows lyophobic properties on the walls of OMS, eventually preventing pore flooding with nonaqueous electrolytes. The functionalized OMSs (OMS-F) were characterized with various techniques: wettability test, $N_2$ sorption measurement, high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). Cathodes of $10mg/cm^2$ loading were prepared with a commercial Pt/C catalyst and polyvinylidene fluoride (PVDF, 2.5 wt.%) binder using a typical doctor blade method on a commercial gas diffusion layer (GDL) in the presence or in the absence of OMS-F additives. Subsequent discharge-charge curves were taken in a 1M LiTFSI-TEGDME electrolyte at 60oC in pure oxygen atmosphere. It was found that the discharge capacity was significantly affected by OMS-F: 5 wt.% of additive extended discharge capacity by a factor 1.5. On the other hand, a similar OMS material but synthesized at $20^{\circ}C$ did not show lyophobic properties and deteriorated cathode capacity.
Rye-sensitized solar cell (DSSC) is a new class of solar cell, which consists of nanoporous TiO$_2$ electrode, dye-sensitizer, electrolyte, and counter electrode. Such cell is operated in sunlight via the principle of photosynthetic electrochemistry. In order to obtain the good dispersion of nano size TiO$_2$ particles In slurry, the pH of solvent, the sort and quantify of solvent additive and the quantity of surfactant were adjusted. As results, the lower the pH of solvent was the lower the viscosity of the slurry became. The addition of ethylene glycol and propylene glycol to dilute HNO$_3$ brought about the lowering of viscosity and the enhancement of stability in slurry. The addition of surfactant lowered the viscosity of slurry. It was possible to obtain the homogeneous and uniformly dispersed mesoporous TiO$_2$ film using the dilute HNO$_3$ solvent of pH 2 with the addition of ethylene glycol and neutral surfactant. DSSC was assembled with TiO$_2$ electrode and Pt electrode, and its photoelectric property was measured using the monochromatic wavelength in the rangee of 350∼700 nm.
The standrd electrolyte for the electrodeposition of chromium were preparwith reagent grade chromic acid(200g/L), sulfuric acid(pH=1.8)and oxalic acalic acid(640g/L)as additive. Carbon content in chromium plating varied about2.0-3.8 wt% with current density and temperatures of the bath. The hardeness of chromium platings incresed with increasing the annealing temperatures and showed maximum value of about Hv 1700 after annealing at$ 700^{\circ}C$for 60min. But, decreased it as annealing at above $700^{\circ}C$. The reason for varing thee hardness of chromium codeposited with carbon gradually foumed chromium carbide(Cr7C3), but that changed to Cr23C6 as annealing temperature at above $^700{\circ}C$. The X-ray diffraction pattern indicated that chromium carbides, such as Cr7C3 or Cr3C2, formed at formed at above $300^{\circ}C$. titanium coating sputtered on the on surface of chromium plating had performed and determined the hardness after annealing at 500, 600, $700^{\circ}C$ for 60min. the maximum hardeness was about Hv 2400 as annealing at $700^{\circ}C$. The titanium carbide formed in layer was identified by X-ray diffraction. It was confirmed that chromium and titanium carbide has effect of increasing the hardness.
Recently, the advent of electro-active papers (EAPap) actuators has been reported. In this paper, the possibility of the actuators is demonstrated. EAPap is a paper that produces large displacement with small force under an electrical excitation. EAPap is made with a chemically treated paper by constructing thin electrodes on both sides of the paper. When electrical voltage is applied on the electrodes the EAPap produces bending displacement. To improve the bending performance of EAPap, different paper fibers-softwood, hardwood, bacteria cellulose, cellophane, carbon mixture paper, electrolyte containing paper and Korean traditional paper, in conjunction with additive chemicals were tested. Two attempts were made to construct the electrodes: the direct use of aluminum foil and the gold sputtering technique. It was found that a cellophane paper exhibits a remarkable bending performance. When 2MV/m of excitation voltage was applied on the paper actuator, more than 3mm of tip displacement was observed out of the 30 mm long paper beam. This is quite low excitation voltage compared to that of other EAPs. The actuation principle of electro-active paper (EAPap) and possible applications are addressed.
Besides high-efficient photovoltaics based on silicon, polymers, dye-sensitization and hybrid perovskite materials, biomimetic solar cells inspired by a leaf in nature has also been actively studied. As one example, a hydrogel based photovoltaics (HGPV) is a low-cost, environmentally friendly device and requires easy fabrication process. In this paper, the effect of hydroquinone additive on the performance of the HGPV is discussed. The photocurrent increases ~14 times upon the addition of hydroquinone into the agarose hydrogel medium. The photocurrent increase is maximum at the optimum dye concentration, while the photovoltage is barely affected by the dye concentration. The effect of the agarose content in the hydrogel and the types of dyes on the photocurrent is also investigated. Finally, it is shown that the photovoltaic performance of HGPV with hydroquinone can be drastically improved when $TiO_2$ film is deposited on the anode electrode.
We have been studied photosensitization mechanism's additive effect, of perylene 3,4,9,10-tetracarboxyl-diimide and X-phthalocyanine (charge generation materials), using the photochemical and photoelectrochemical approach. It was found that the photoreceptor on the excited state reacts with metal oxide, which creates the charge transfer on the interface of SnO2/electrolyte. In the electrode (X5P1) made of five X-phthalocyanine and single perylene 3,4,9,10-tetracarboxyldiimide layers, the cathodic photocurrent of X-phthalocyanine in the 400-600 nm region was increased by the addition of perylene 3,4,9,10-tetracarboxyldiimide. The maximum wavelength of fluorescence of perylene 3,4,9,10-tetracarboxyldiimide showed no dependence on the temperature. The addition of 4-dibenzylamino-2-methylbenzaldehyde diphenylhydrazone known as charge transport material was represented as decreasing photocurrent for X-phthalocyanine and perylene 3,4,9,10-tetracarboxyldiimide, respectively. In the electrode (X1P1) made of single X-phthalocyanine and single perylene 3,4,9,10-tetracarboxyldiimide layers, an anodic photocurrent of about 10.5 nA was generated by addition of hydroquinone at 550 nm. And the characteristic of photoinduced discharge was shown to decrease by a factor of 5 and the speed of dark decay was increased by a factor of 1.2.
고체 산화물 연료전지 전해질 재료인 8YSZ(yttria stabilized zirconia)세라믹 소재의 전기 전도도와 기계적 특성을 동시에 향상시키기 위하여 첨가제로서 Al₂O₃를 사용하고, 방전 플라즈마 소결법을 적용하였다. 제조된 소결체는 1200℃의 소결 온도에서 96% 이상의 밀도를 보이며, 1 ㎛ 이하의 균일한 크기의 결정립들로 구성된 미세구조를 보여주고 있다. 첨가된 Al₂O₃는 순수한 8YSZ의 결정립성장을 억제하여 파괴인성 및 굽힘강도 등 기계적 물성을 향상시키고, 또한 결정립 내부 전도도는 일정하게 유지한 채, 결정립계 전도도를 향상시켜 전체 이온 전도도를 증가시킴을 확인하였다. 이는 방전플라즈마 소결법이 비교적 낮은 온도에서 소결이 가능하여 기존의 소결 방법에서 문제시 되었던 8YSZ내로 Al₂O₃가 용해되는 것이 억제 되었을 뿐 아니라, 결정립계에 존재하는 SiO₂가 Al₂O₃와 반응하여 Al/sub 2-x/Si/sub l-y/O/sub 5/상으로 결정화되면서 결정립계 전도도를 향상시킨 결과로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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