• 청정기술
• /
• 제19권1호
• /
• pp.51-58
• /
• 2013

니켈 촉매 상에서 에탄의 수증기 개질 반응과 수성가스 전환반응 반응에 대한 반응속도 데이터를 얻기 위하여 반응온도와 반응물의 분압을 변화시키면서 반응 실험을 수행하였다. 반응속도 데이터를 사용하여 거듭제곱 속도식 모델(power law kinetic model)과 랭미어-힌쉘우드 모델(Langmuir-Hinshelwood model)의 매개변수를 구하였다. 또한 반응 속도 모델식을 적용하여 PRO/II를 이용한 공정 모사를 통해서 에탄의 수증기 개질 반응기 사이징(sizing)을 수행하였다. 에탄을 반응물로 하여 수증기 개질 반응을 수행한 결과, 단순한 거듭제곱 속도식 모델보다 표면반응에 의하여 반응속도가 결정되는 랭미어-힌쉘우드 모델이 보다 적합하였고, 수성가스 전환반응에 대한 반응속도식은 거듭제곱 속도식 모델이 적합함을 보였다. PRO/II 시뮬레이션을 통해서 수소 생산량에 필요한 반응기의 크기를 결정할 수 있었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제22권7호
• /
• pp.358-361
• /
• 2012

Co and Ni as catalysts in $SnO_2$ sensors to improve the sensitivity for $CH_4$ gas and $CH_3CH_2CH_3$ gas were coated by a solution reduction method. $SnO_2$ thick films were prepared by a screen-printing method onto $Al_2O_3$ substrates with an electrode. The sensing characteristics were investigated by measuring the electrical resistance of each sensor in a chamber. The structural properties of $SnO_2$ with a rutile structure investigated by XRD showed a (110) dominant $SnO_2$ peak. The particle size of the $SnO_2$:Ni powders with Ni at 6 wt% was about 0.1 ${\mu}m$. The $SnO_2$ particles were found to contain many pores according to a SEM analysis. The sensitivity of $SnO_2$-based sensors was measured for 5 ppm of $CH_4$ gas and $CH_3CH_2CH_3$ gas at room temperature by comparing the resistance in air to that in the target gases. The results showed that the best sensitivity of $SnO_2$:Ni and $SnO_2$:Co sensors for $CH_4$ gas and $CH_3CH_2CH_3$ gas at room temperature was observed in $SnO_2$:Ni sensors coated with 6 wt% Ni. The $SnO_2$:Ni gas sensors showed good selectivity to $CH_4$ gas. The response time and recovery time of the $SnO_2$:Ni gas sensors for the $CH_4$ and $CH_3CH_2CH_3$ gases were 20 seconds and 9 seconds, respectively.

• 공업화학
• /
• 제4권2호
• /
• pp.365-372
• /
• 1993

양이온이 교환된 Y형 제올라이트에 담지된 니켈촉매상에서 이산화탄소의 메탄화반응을 상압과 $200{\sim}550^{\circ}C$의 온도범위, 수소와 이산화탄소의 몰비가 4인 조건에서 수행하였다. Y형 제올라이트에 이온교환된 양이온에 따라 이산화탄소와 니켈간의 결합력의 차이를 보였으며, TPD(Temperature-programmed desorption) 결과 Ni/NaY>Ni/MgY>Ni/HY 순으로 결합력이 작아지는 것으로 나타났고, TPSR(Temperature-programmed surface reaction)의 결과로부터 이산화탄소와 니켈의 결합력이 강할 때 반응의 활성이 좋음을 알 수 있었다. 니켈의 환원온도가 높을수록 반응활성이 증가하는 것으로 보아 이산화탄소의 메탄화반응은 환원된 니켈금속입자가 커질수록 유리한 것으로 나타났고, 니켈의 담지량이 3.3wt%일 때 최대의 활성을 나타내었다. 반응온도 조건의 전범위에서 일산화탄소가 부생성물로 생성되었으며, 반응물과 촉매의 접촉시간이 길어질수록 생성물질중의 일산화탄소가 감소하는 것으로 미루어 이산화탄소가 일산화탄소를 경유하여 메탄으로 전환됨을 알 수 있었다. $410{\sim}450^{\circ}C$의 온도범위에서 메탄의 생성속도는 이산화탄소의 분압에 대하여 3.3에서 -0.5 지수승에 비례하고 수소의 분압에 대하여 1.4에서 3.6 지수승에 비례하며, 이산화탄소와 수소가 경쟁적으로 니켈에 흡착함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.378-385
• /
• 2014

In this research, we investigate electrical performance and electrochemical properties of graphene supported Pt (Pt/G) and PtM (M = Ni and Y) alloy catalysts (PtM/Gs) that are synthesized by modified polyol method. With the PtM/Gs that are adopted for oxygen reduction reaction (ORR) as cathode of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), their catalytic activity and ORR performance and electrical performance are estimated and compared with one another. Their particle size, particle distribution and electrochemically active surface (EAS) area are measured by TEM and cyclic voltammetry (CV), respectively. On the other hand, regarding ORR activity and electrical performance of the catalysts, (i) linear sweeping voltammetry by rotating disk electrode and rotating ring-disk electrode and (ii) PEMFC single cell tests are used. The TEM and CV measurements demonstrate particle size and EAS of PtM/Gs are compatible with those of Pt/G. In case of PtNi/G, its half-wave potential, kinetic current density, transferred electron number per oxygen molecule and $H_2O_2$ production % are excellent. Based on data obtained by half-cell test, when PEMFC singlecell tests are carried out, current density measured at 0.6V and maximum power density of the PEMFC single cell employing PtNi/G are better than those employing Pt/G. Conclusively, PtNi/Gs synthesized by modified polyol shows better ORR catalytic activity and PEMFC performance than other catalysts.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보디스플레이학회 2004년도 Asia Display / IMID 04
• /
• pp.453-455
• /
• 2004

The effect of rapid thermal annealing (RTA) treatment on the growth characteristics of CNTs was investigated. We observed that Ni catalyst film was agglomerated by RTA treatment, resulting in the formation of Ni nanoparticles. The well aligned CNTs were grown from the Ni nanoparticles by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). It is shown that the size and distribution of the nanoparticles depend mainly on the annealing temperature and initial thickness of the metal layer. Also, it was found that CNTs grown through optimal RTA treatment had the more improved field emission characteristics than those of as-grown CNTs.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.44-50
• /
• 2018

The improved high-performance Fe-based perovskite-type oxides ($La_{0.7}Sr_{0.3}M_xFe_{1-x}O_3$, M = Cu, Cr, Ni) were synthesized by a citrate method and characterized by SEM, EDS, XRD and NMR spectroscopy analyses. The characterization analyses revealed that the stoichiometric amounts of lattice oxygen were existed in all of perovskite samples except for a nickel-doped perovskite. Fe-based perovskites exhibited a surprising result for ortho-para $H_2$ spin conversion reaction, indicating two orders of magnitude higher conversions and conversion rates than commercial $Fe_2O_3$. It was considered that this conversion difference might be attributed to the presence of oxygen vacancies in Fe-based perovskites prepared in this study.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1862-1864
• /
• 2005

Carbon nanotubes [CNTs] are grown on TiN-coated Si substrates at $700^{\circ}C$ by inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD). Pre-treatment of Ni catalysts has been performed using an RF magnetron sputtering system. Structural properties and field-emission characteristics of the CNTs grown are analyzed in terms of the RF power applied and the treatment time used in the pre-treatment process. The characterization using various techniques, such as FE-SEM, AFM, and Raman spectroscopy, show that the physical dimension as well as the crystal quality of CNTs are changed by pre-treatment of Ni catalysts. It is also seen that Ni catalysts with proper grain size and uniform surface roughness may produce much better electron emission. The physical reason for all the measured data obtained are discussed to establish the relationship between the structural property and the electron emission characteristic of CNTs.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.423-429
• /
• 2008

This work was carried out to improve the performance of anodic electrocatalysts in direct ethanol fuel cell(DEFC). PtRu and $Pt_5Ru_4M$(M= Ni, Sn, Mo and W) electrocatalysts were prepared by using a $NaBH_4$ reduction method. Alloy crystal structure and particle size of electrocatalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy(TEM). The XRD analysis of the electrocatalysts revealed that the face-centered cubic(fcc) peaks shifted to slightly higher diffraction angles when third metals were added. Average size of the uniform particles was observed to be approximately $3{\sim}3.5\;nm$ from the TEM image. The electrochemical measurements were carried out in the solution 1M $H_2SO_4$ and 1M $C_2H_5OH$ at room temperature. Cyclic-voltammogram results showed that $Pt_5Ru_4W$ electrocatalyst exhibited much higher current density for ethanol oxidation of $2.73\;mA/cm^2$ than PtRu electrocatalyst of $0.73\;mA/cm^2$.

• 한국재료학회지
• /
• 제11권8호
• /
• pp.703-707
• /
• 2001

크롬의 첨가에 따른 Raney 니켈의 특성을 파악하여 우수한 성능을 나타낼 수 있는 알칼리형 연료전지용 수소극의 촉매를 제조하였다. 또한 제조된 촉매를 이용, 실제 전극으로 제작하여 전류밀도를 측정한 뒤 최적의 전극재료의 제조조건을 확립하였다. 먼저 Ni-Al합금 제조시 크롬의 첨가량을 달리하여 Raney 니켈을 제조한 뒤 이를 이용하여 수소극을 제작, 전기화학적 특성을 고찰한 결과 크롬 첨가량이 증가함에 따라 mass activity도 증가하여 크롬 첨가량이 1 wt% 인 경우 최고 3.688 A/g을 나타내었다. 전기화학적 측정시 half cell의 운전온도는 8$0^{\circ}C$이었으며 전해질은 6N KOH이었다. Raney 니켈 촉매의 입자크기와 비표면 적을 조사한 결과 크롬의 첨가량이 증가함에 따라 Raney 니켈 촉매의 입자크기는 12.11 $\mu\textrm{m}$에서 크롬의 첨가량이 1.25 wt%인 경우 11.07 $\mu\textrm{m}$로 감소하였고 비표면적은 0.653 $\m^2$/g에서 0.685 $\m^2$로 중가함을 알 수 있었다. 평균입자 크기가 커짐에 따라 잔존 알루미늄의 함량은 증가함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제10권12호
• /
• pp.831-837
• /
• 2000

고분자전해질형 연료전지에서 촉매의 활성을 증가시키기 위하여 기존에 사용되고 있는 백금과 전이금속인 chromium, nickel과의 합금을 제조하였다. XRD를 이용하여 합금의 구조가 $33^{\circ}$에서 superlattice line을 가지고 있는 것으로 보아 face centered cubic 구조를 가진 ordered alloy로 이루어졌다는 것을 알 수 있었다. 열처리 온도가 증가할수록 합금의 입자 크기는 증가하였으며, 결정 격자 상수는 감소하였다. 전지성능테스트, cyclic voltammogram 등을 통하여 mass activity, specific activity, Tafel slope, 개회로 전압을 측정한 결과, 합금촉매의 활성이 순수한 백금촉매보다 크게 향상되었음을 알 수 있었다.