A benthic microbial fuel cells(BMFC) is fuel cell using electricity produced by decomposing organic matter in a sea or a lake. In this study, we used a gas diffusion layer (GDL) of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) as a BMFC electrode to find out the operation conditions with high performance. The performance of BMFC was increased as resistance of external resistor increased. It was possible to maintain the performance by avoiding the increase of the contact resistance with the electrode due to corrosion of the lead wire in seawater. The bubble generator was able to increase the maximum power density by more than 2 times and the optimum operating temperature was $40^{\circ}C$.
In this study, a spherical carbon composite material containing nano-silicon was synthesized using hydrothermal synthesis, and coated with petroleum pitch to prepare an anode material to investigate the electrochemical characteristics. Hydrothermal synthesis was performed by varying molar concentration, and the pitch was coated using THF as an organic solvent to prepare a composite material. The physical properties of anode materials were analyzed using SEM, EDS, XRD and TGA, and the electrochemical performances were investigated by cycle, C-rate, cyclic voltammetry and electrochemical impedance tests in 1.0 M LiPF6 electrolyte (EC : DMC : EMC = 1 : 1 : 1 vol%). The pitch-coated silicon/carbon composite (Pitch@Si/C-1.5) with sucrose of 1.5 M showed a spherical shape. In addition, a high initial capacity of 1756 mAh/g, a capacity retention ratio of 82% after 50 cycles, and an excellent rate characteristic of 81% at 2 C/0.1 C were confirmed.
Lee, Jaeyoung;Lee, Jae Kwang;Uhm, Sunghyun;Lee, Hye Jin
Applied Chemistry for Engineering
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v.22
no.3
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pp.235-242
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2011
This perspective describes recent advances made in the development of various electrochemical technologies to treat waste water containing organic pollutants, reducible/oxidizable and non-reducible/non-oxidizable anions and cations using redox reactions on the solid surface as well as at the interface between solid electrode and liquid electrolyte. Some of representative multiplexing and hybrid electrochemical treatment technologies are discussed, which have great advantages of high efficiency, stability and cost-effective instrumentation without the need of considering non-specific conditions such as high-temperature and high-pressure; however, choices and usages of electrode materials are absolutely critical issues.
Lithium ion batteries (LIBs) is a kind of rechargeable secondary battery, developed from lithium battery, lithium ions move between the positive and negative electrodes to realize the charging and discharging of external circuits. Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) are porous crystalline materials in which organic imidazole esters are cross-linked to transition metals to form a framework structure. In this article, ZIF-67 is used as a sacrificial template to prepare nano porous carbon (NPC) coated cobalt nanoparticles. The final product Co/NPC composites with complete structure, regular morphology and uniform size were obtained by this method. The conductive network of cobalt and nitrogen doped carbon can shorten the lithium ion transport path and present high conductivity. In addition, amorphous carbon has more pores that can be fully in contact with the electrolyte during charging and discharging. At the same time, it also reduces the volume expansion during the cycle and slows down the rate of capacity attenuation caused by structure collapse. Co/NPC composites first discharge specific capacity up to 3115 mA h/g, under the current density of 200 mA/g, circular 200 reversible capacity as high as 751.1 mA h/g, and the excellent rate and resistance performance. The experimental results show that the Co/NPC composite material improves the electrical conductivity and electrochemical properties of the electrode. The cobalt based ZIF-67 as the precursor has opened the way for the design of highly performance electrodes for energy storage and electrochemical catalysis.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.34
no.1
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pp.16-21
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2024
Using electrochromic devices (ECD), smart window films that can change the colors from tinted state into transparent state by applying an external voltage were manufactured. Polyethylene terephthalate (PET) film was used as a substrate instead of conventional glass, and ECD modules having a total thickness of about 50 ㎛ were manufactured by sequentially introducing an ITO/Ag/ITO electrode layer, a WO3/TIC2 organic discoloration layer, and a Nafion fluorine electrolyte layer. Through a series of sputtering, bar coating, and thermal compression processes, a large scale smart window with a horizontal and vertical length of more than 80 mm was manufactured. When DC 3.5 V was applied, the transmittance decreased from 54 % to 24 % and moreover the color change could be confirmed even with the naked eye. Reversible color change capability at low external voltage implies that external sunlight can be selectively blocked which is effective in terms of energy saving.
최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.
Choi, Jeong Eun;Bae, Ga Yeong;Yang, Jeong Min;Lee, Jong Dae
Korean Chemical Engineering Research
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v.51
no.3
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pp.308-312
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2013
Active carbons with high specific surface area and micro pore structure were prepared from the coconut shell char using the chemical activation method of NaOH. The preparation process has been optimized through the analysis of experimental variables such as activating chemical agents to char ratio and the flow rate of gas during carbonization. The active carbons with the surface area (2,481 $m^2/g$) and mean pore size (2.32 nm) were obtained by chemical activation with NaOH. The electrochemical performances of hybrid capacitor were investigated using $LiMn_2O_4$, $LiCoO_2$ as the positive electrode and prepared active carbon as the negative electrode. The electrochemical behaviors of hybrid capacitor using organic electrolytes ($LiPF_6$, $TEABF_4$) were characterized by constant current charge/discharge, cyclic voltammetry, cycle and leakage tests. The hybrid capacitor using $LiMn_2O_4$/AC electrodes had better capacitance than other hybrid systems and was able to deliver a specific energy as high as 131 Wh/kg at a specific power of 1,448 W/kg.
Kim, Byeong-Sam;Cho, Kyung-Chul;Ma, Kyung-Chul;Yun, Bong-Ki;Jung, Seok-Kyu;Han, Jeom-Hwa;Choi, Hyun-Sug
Korean Journal of Organic Agriculture
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v.23
no.3
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pp.469-480
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2015
The study was conducted on the effects of time of defoliation on fruit quality of pear (Pyrus pyrifolia Nakai) trees, managing with low-pesticides, and regrowth of stem cuttings in vitro. Treatments included for 40% of uniform defoliation at early-August, end-August, and early-September, as well as control (no defoliation). Defoliation at early-September and control increased growth of water sprouts as well as concentrations of carbohydrates, total nitrogen, and free sugar in one-year old shoots. Defoliation at early-September and control increased fruit yield and mean fruit weight, with high soluble solids content and fruit surface color of $a^*$ observed for both defoliation at end-August and early-September. Defoliation at early-August increased rates of electrolyte leakage in stem cuttings at $-18^{\circ}C$ in vitro. There were no significantly different for germination rates of the cuttings between the treatments at -18 and $-21^{\circ}C$ in vitro, with the highest germination of the cuttings observed for defoliation at early-September and control at $-27^{\circ}C$. Therefore, orchard management should be performed to be minimized for defoliation of the spur leaves until end-August, causing from precipitation and pests.
In this study, methylene blue which is one of dye materials was introduced as active material for aqueous redox flow battery. The redox potential of methylene blue was shifted to negative direction as pH increased. The full-cell performance was evaluated by using methylene blue as the negative active material and vanadium as the positive active material with acid supporting electrolytes. The cell voltage of methylene $blue/V^{4+}$ is very low (0.45 V). In addition, the maximum solubility of methylene blue in water is only 0.12 M. Therefore, the cell test was performed with very low concentration (0.0015 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) at first time. Cut-off voltage range was 0 to 0.8 V and $1mA{\cdot}cm^{-2}$ current density was adopted during cycling. As a result, current efficiency (CE) was 99.67%, voltage efficiency (VE), 88.83% and energy efficiency (EE) was 85.87% and discharge capacity was ($0.0500Ah{\cdot}L^{-1}$) at 4 cycle. In addition, the cell test was performed with increased concentration (0.1 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) with $10mA{\cdot}cm^{-2}$ current density, leading to higher discharge capacity ($3.8122Ah{\cdot}L^{-1}$) with similar efficiency (CE=99%, VE=85%, EE=85% at 4 cycle).
Volatile organic compounds (VOCs) occur in indoor and outdoor industrial and urban areas and cause environmental problems. Malodorous VOCs, along with aesthetic discomfort, can have a serious effect on the human body. Compared with the existing method of reducing malodorous VOCs, a wet scrubbing method using an electrolytic oxidant has the advantage of reducing pollutants and regenerating oxidants. This study investigated the optimal conditions for producing OCl-, a chlorine-oxidant. Experiments were conducted by changing the type of anode and cathode electrode, the type of electrolyte, the concentration of electrolytes, and the current density. With Ti/IrO2 as the anode electrode and Ti as the cathode electrode, OClproduction was highest and most stable. Although OCl- production was similar with the use of KCl or NaCl, NaCl is preferable because it is cheap and easy to obtain. The effect of NaCl concentration and current density was examined, and the OCl- production rate and concentration were highest at 0.75 M NaCl and 0.03 A cm-2. However, considering the cost of electric power, OCl- production under the conditions of 1.00 M NaCl and 0.01 A cm-2 was most effective among the conditions examined. It is desirable to produce OCl- by adjusting the current density in accordance with the concentration and characteristics of pollutants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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