The fuel cell technology as a green energy source has been actively studied to solve energy shortages and pollution problems. The generating efficiency of fuel cell is high because the electricity is directly produced by using hydrogen and oxygen and the additional power generator is not needed. The key technology is the manufacturing process of polymer electrolyte membranes for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system. The Nafion, perfluoro-based polymeric membrane is mainly used as a polymer electrolyte membrane. However, the Nafion is expensive and rapidly decreases the performance of Nafion at high temperature. So, many researchers are lively studying new alternative electrolyte membranes. In this review, through the technology competitiveness evaluation of patents and papers, the frequencies of presentation are filed by country, institution and company. In addition, polymer electrolyte membrane fuel cell, direct methanol fuel cell and alkaline fuel cell are also filed.
Ahn, Chi Hyeong;Choi, Won June;Park, Chun Woong;Lee, Seung Yeong;Kim, Young Do
Korean Journal of Materials Research
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v.28
no.3
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pp.166-173
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2018
Molybdenum (Mo) is one of the representative refractory metals for its high melting point, superior thermal conductivity, low density and low thermal expansion coefficient. However, due to its high melting point, it is necessary for Mo products to be fabricated at a high sintering temperature of over $1800-2000^{\circ}C$. Because this process is expensive and inefficient, studies to improve sintering property of Mo have been researched actively. In this study, we fabricated Mo nanopowders to lower the sintering temperature of Mo and tried to consolidate the Mo nanopowders through ultra high pressure compaction. We first fabricated Mo nanopowders by a mechano-chemical process to increase the specific surface area of the Mo powders. This process includes a high-energy ball milling step and a reduction step in a hydrogen atmosphere. We compacted the Mo nanopowders with ultra high pressure by magnetic pulsed compaction (MPC) before pressureless sintering. Through this process, we were able to improve the green density of the Mo compacts by more than 20 % and fabricate a high density Mo sintered body with more than a 95 % sintered density at relatively low temperature.
A promising candidate material for a $H_2$ permeable membrane is SiC due to its many unique properties. A hydrogen-selective SiC membrane was successfully fabricated on the outer surface of an intermediate multilayer $\gamma-Al_2O_3$ with a graded structure. The $\gamma-Al_2O_3$ multilayer was formed on top of a macroporous $\alpha-Al_2O_3$ support by consecutively dipping into a set of successive solutions containing boehmite sols of different particle sizes and then calcining. The boehmite sols were prepared from an aluminum isopropoxide precursor and heated to $80^{\circ}C$ with high speed stirring for 24 hrs to hydrolyze the precursor. Then the solutions were refluxed at $92^{\circ}C$ for 20 hrs to form a boehmite precipitate. The particle size of the boehmite sols was controlled according to various experimental parameters, such as acid types and acid concentrations. The topmost SiC layer was formed on top of the intermediate $\gamma-Al_2O_3$ by pyrolysis of a SiC precursor, polycarbosilane, in an Ar atmosphere. The resulting amorphous SiC-on-$Al_2O_3$ composite membrane pyrolyzed at $900^{\circ}C$ possessed a high $H_2$ permeability of $3.61\times10^{-7}$$mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$ and the $H_2/CO_2$ selectivity was much higher than the theoretical value of 4.69 in all permeation temperature ranges. Gas permeabilities through a SiC membrane are affected by Knudsen diffusion and a surface diffusion mechanism, which are based on the molecular weight of gas species and movement of adsorbed gas molecules on the surface of the pores.
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2018.10a
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pp.109-109
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2018
Bacillus subtilis B22, a chemotrophic and aerobic bacterial strain was isolated from homemade kimchi, identified by 16S rRNA gene sequencing. B22 was primarily screened by biochemical, carbon source utilization tests. B22 was used to produce pectinase and ${\beta}$-glucosidase by submerged fermentation under different light sources. B22 was incubated in pectin media and basal media (pH 7.0) under blue, green, red and white light-emitting diodes (LEDs), fluorescent white light, and in darkness at $37^{\circ}C$, orbital shaker 150 rpm for 24 hours. Fermentation under blue LEDs maximized pectinase production ($71.59{\pm}1.6U/mL$ at 24 h) and ${\beta}$-glucosidase production ($56.31{\pm}1.6U/mL$ at 24 h). Further, the production of enzyme increased to pectinase ($156{\pm}1.28U/mL$) and ${\beta}$-glucosidase ($172{\pm}1.28U/mL$) with 3% glucose as a carbon source. Activity and stability of the partially purified enzymes were higher at pH 6.0 to 8.0 and $25-55^{\circ}C$. The effect on the metal ions $Na^+$ and $K^+$ and (moderateactivity) $Mn^{2+}$ and $Ni^{2+}$ increased activity, while $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Fe^{2+}$, and $Fe^{2+}$ inhibited activity. EDTA, phenylmethylsulfonyl fluoride and 5,5-dithiobis (2-nitrobenzoicacid) reduced activity, while tetrafluoroethylene and 1,10-phenanthroline inhibited activity. The amylase was highly tolerant of the surfactants TritonX-100, Tween-20, Tween-80 and compatible with organic solvents methanol, ethanol, isoamylalcohol, isopropanol, t-butylalcohol and the oxidizing agents hydrogen peroxide, sodium perborate and sodium hypochlorite, although potassium iodide and ammonium persulfate reduced activity. These properties suggest utility of pectinase and ${\beta}$-glucosidase produced by B. subtilis B22 under blue LED-mediated fermentation for industrial applications.
Kim, Kyung Tae;Jin, Sung-Ho;Chang, Seung-Cheol;Park, Deog-Su
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.34
no.12
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pp.3835-3839
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2013
A new synthesis route for Pt nanoparticles by direct electrochemical reduction of a solid-state Pt ion precursor ($K_2PtCl_6$) is demonstrated. Solid $K_2PtCl_6$-supported polyethyleneimine (PEI) coatings on the surface of glassy carbon electrode were prepared by simple mixing of solid $K_2PtCl_6$ into a 1.0% PEI solution. The potential cycling or a constant potential in a PBS (pH 7.4) medium were applied to reduce the solid $K_2PtCl_6$ precursor. The reduction of Pt(IV) began at around -0.2 V and the reduction potential was ca. -0.4 V. A steady state current was achieved after 10 potential cycling scans, indicating that continuous formation of Pt nanoparticles by electrochemical reduction occurred for up to 10 cycles. After applying the reduction potential of -0.6 V for 300 s, Pt nanoparticles with diameters ranging from $0.02-0.5{\mu}m$ were observed, with an even distribution over the entire glassy carbon electrode surface. Characteristics of the Pt nanoparticles, including their performance in electrochemical reduction of $H_2O_2$ are examined. A distinct reduction peak observed at about -0.20 V was due to the electrocatalytic reduction of $H_2O_2$ by Pt nanoparticles. From the calibration plot, the linear range for $H_2O_2$ detection was 0.1-2.0 mM and the detection limit for $H_2O_2$ was found to be 0.05 mM.
The protective effect of nitric oxide (NO) on the antioxidant system under paraquat(PQ) stress was investigated in leaves of 8-week-old lettuce (Lactuca sativa L.) plants. PQ stress caused a decrease of leaf growth including leaf length, width and weight. Application of NO donor, sodium nitroprusside (SNP), significantly alleviated PQ stress induced growth suppression. SNP permitted the survival of more green leaf tissue preventing chlorophyll content reduction and of higher quantum yield for photosystem II than in non-treated controls under PQ exposure, suggesting that NO has protective effect on chloroplast membrane in lettuce leaves. Flavonoids and anthocyanin were significantly accumulated in the leaves upon PQ exposure. However, the rapid increase of these compounds was alleviated in the SNP treated leaves. PQ treatment resulted in lipid peroxidation and induced accumulation of hydrogen peroxide ($H_2O_2$) in the leaves, while SNP prevented PQ induced increase in malondialdehyde (MDA) and $H_2O_2$. These results demonstrate that SNP serves as an antioxidant agent able to scavenge $H_2O_2$ to protect plant cells from oxidative damage. The activities of two antioxidant enzymes that scavenge reactive oxygen species, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) in lettuce leaves in the presence of NO donor under PQ stress were higher than those under PQ stress alone. Application of 2-(4-carboxyphenyl)-4, 4, 5, 5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide (PTIO), a specific NO scavenger, to the lettuce leaves arrested SNP mediated protective effect on leaf growth, photosynthetic pigment and antioxidant systems. However, PTIO had little effect on lettuce leaves under PQ stress compared with that of PQ stress alone. The obtained data suggest that the damage caused by PQ stress is in part due to increased generation of active oxygen by maintaining increased antioxidant enzyme activities and SNP protects plants from oxidative stress. From these results it is suggested that NO might act as a signal in activating active oxygen scavenging system that protects plants from oxidative damage induced by PQ stress and thus confer PQ tolerance.
In this energy and environment conscious age, methanol has come to attention increasingly since the well established process is commercially available to produce methanol from abundant low grade carbonaceous resources ; methane, carbon dioxide, coal and biomass etc. Methanol is a Clean energy source which is a readily storable and transportable liquid. It is elaborated to correlate power generation, city gas and chemical feed stocks including transportation fuel, enhancing the national efficiency of resource utilization as well as reducing the environmental problems for the future via C1 technology. It is emphasized that $CO_2$ could be used to produce methanol as a mean of hydrogen storage as in the nature, which will alleviate the environmental problem such as green house effect.
Kim, Jae Eun;Lee, Kyung Dong;Kang, Yoonmook;Lee, Hae-Seok;Kim, Donghwan
Korean Journal of Materials Research
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v.26
no.1
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pp.47-53
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2016
Silicon nitride ($SiN_x:H$) films made by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) are generally used as antireflection layers and passivation layers on solar cells. In this study, we investigated the properties of silicon nitride ($SiN_x:H$) films made by PECVD. The passivation properties of $SiN_x:H$ are focused on by making the antireflection properties identical. To make equivalent optical properties of silicon nitride films, the refractive index and thickness of the films are fixed at 2.0 and 90 nm, respectively. This limit makes it easier to evaluate silicon nitride film as a passivation layer in realistic application situations. Next, the effects of the mixture ratio of the process gases with silane ($SiH_4$) and ammonia ($NH_3$) on the passivation qualities of silicon nitride film are evaluated. The absorption coefficient of each film was evaluated by spectrometric ellipsometry, the minority carrier lifetimes were evaluated by quasi-steady-state photo-conductance (QSSPC) measurement. The optical properties were obtained using a UV-visible spectrophotometer. The interface properties were determined by capacitance-voltage (C-V) measurement and the film components were identified by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Rutherford backscattering spectroscopy detection (RBS) - elastic recoil detection (ERD). In hydrogen passivation, gas ratios of 1:1 and 1:3 show the best surface passivation property among the samples.
The purpose of this study is to propose a method of controlling freshwater algae which grows abundantly and forms water bloom in the eutrophic water body with $H_2O_2$. Both laboratory and field methodologies were used. For the laboratory test $H_2O_2$ was injected into the different growth phases of incubated Microcystis aeruginosa and the resulting algae growth control rate was examined. For the field test, $H_2O_2$ was dispersed into a lake. Lake water quality was evaluated using a pre-test and post-test analysis of chlorophyll-a, luminance, transmittance, etc., which allowed a comparative evaluation of water quality change. From the experimental results, the growth of algae can be controlled with the small amount of 1mg/L of $H_2O_2$ at the lag phase of growth. The field test results show that the green colour of lake water was removed completely by the reduction of chlorophyll-a and improved transmittance, luminance, TKN, TP, TOC and SS. These indicators of water quality were improved significantly after $H_2O_2$ injection. Toxicity test results using the lake fish show no evidence of detrimental effect of $H_2O_2$ up to 15mg/L. The results of $EC_{50}$ with P. phosphoreum show that the toxicity of $H_2O_2$ was negligible compared to copper which was commonly used for algae control.
Porous $Al_2O_3$ dispersed with nano-sized Cu was fabricated by freeze-drying process and solution chemistry method using Cu-nitrate. To prepare porous $Al_2O_3$, camphene was used as the sublimable vehicle. Camphene slurries with $Al_2O_3$ content of 10 vol% were prepared by milling at $50^{\circ}C$ with a small amount of oligomeric polyester dispersant. Freezing of the slurry was done in a Teflon cylinder attached to a copper bottom plate cooled to $-25^{\circ}C$ while unidirectionally controlling the growth direction of the camphene. Pores were subsequently generated by sublimation of the camphene during drying in air for 48 h. The green body was sintered in a furnace at $1400^{\circ}C$ for 1 h. Cu particles were dispersed in porous $Al_2O_3$ by calcination and hydrogen reduction of Cu-nitrate. The sintered samples showed large pores with sizes of about $150{\mu}m$; these pores were aligned parallel to the camphene growth direction. Also, the internal walls of the large pores had relatively small pores due to the traces of camphene left between the concentrated $Al_2O_3$ particles on the internal wall. EDS analysis revealed that the Cu particles were mainly dispersed on the surfaces of the large pores. These results strongly suggest that porous $Al_2O_3$ with Cu dispersion can be successfully fabricated by freeze-drying and solution chemistry routes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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