• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.218-221
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• 2009

Solid oxide fuel cells (SOFCs), as high-temperature fuel cells, have various advantages. In some merits of SOFCs, high temperature operation can lead to the capability for internal reforming, providing fuel flexibility. SOFCs can directly use CH4 and CO as fuels with sufficient steam feeds. However, hydrocarbons heavier than CH4, such as ethylene, ethane, and propane, induce carbon deposition on the Ni-based anodes of SOFCs. In the case of the ethylene steam reforming reaction on a Ni-based catalyst, the rate of carbon deposition is faster than among other hydrocarbons, even aromatics. In the reformates of heavy hydrocarbons (diesel, gasoline, kerosene and JP-8), the concentration of ethylene is usually higher than other low hydrocarbons such as methane, propane and butane. It is importatnt that ethylene in the reformate is removed for stlable operation of SOFCs. A new methodology, termed post-reforming was introduced for removing low hydrocarbons from the reformate gas stream. In this work, activity tests of some post-reforming catalysts, such as CGO-Ru, CGO-Ni, and CGO-Pt, are investigated. CGO-Pt catalyst is not good for removing ethylene due to low conversion of ethylene and low selectivity of ethylene dehydrogenation. The other hand, CGO-Ru and CGO-Ni catalysts show good ethylene conversion, and CGO-Ni catalyst shows the best reaction selectivity of ethylene dehydrogenation.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권5호
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• pp.511-520
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• 2016

Electrolyte-supported symmetric Ni-YSZ cermet electrodes of ca. $23{\mu}m$ were prepared by screenprinting and the impedance was measured as a function of humidity from 2% to 90% balanced in $H_2$ at a total flow rate of 50 sccm. The Ni felt current collector of 1 mm thickness exhibited a Gerischer-like gas concentration impedance in the low frequency range, which was similarly observed in the cermet-supported solid oxide cells, while the Pt paste collector exhibited only electrochemical polarization. The electrochemical polarization of both samples was modeled by a non-ideal diffusion-reaction transmission line model including CPEs with ${\alpha}$= 0.5. In the case of the Pt paste collector, all the Bisquert parameters exhibited humidity dependence to the -1/2 power, supporting a non-faradaic chemical reaction mechanism at three phase boundaries. Consequently, the surface diffusivity and reaction rate increased linearly with humidity. Less pronounced humidity dependence and somewhat lower utilization length with an Ni felt collector can be attributed to the diffusion-limited gas flow through the collector.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.240.1-240.1
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• 2011

본 연구에서는 펄스레이져 박막 증착법(Pulsed Laser Deposition;PLD)을 이용하여 연자성의 CoNiFe (CNF) 물질과 강유전 특성의$BaTiO_3$ (BTO) 물질을 다층박막 구조로 제작하여 약자장(H=200 Oe)에 의해 에너지를 집적 시키거나 유전상수를 조절하여 박막의 구조 변화에 따른 커패시턴스 변화를 연구하였다. 다양한 구조의 다층 박막은 Si/$SiO_2$/Ti/Pt(111) 기판상에 PLD을 이용하여 증착하였으며, Phillp's X-선 회절기 (XRD)를 이용하여 결정구조와 격자 상수를 결정하였다. FE-SEM, TEM, AFM 및 EDS를 이용하여 박막 표면/단면의 미세구조 및 물질에 따른 조성비를 확인하였다. 자기적 특성을 위해Vibrating Sample Magnetometer (VSM)를 측정하였고, 전기적 특성은 LCR meter를 이용하여 측정하였다.

• 청정기술
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• 제15권1호
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• pp.9-15
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• 2009

본 연구에서는 금속담지촉매출 이용한 수첨탈염소화 반응에 의하여 절연유에 포함된 PCBs (polychlorinated biphenyls)의 무해화를 통한 절연유의 재이용 가능성을 고찰하였다. 금속담지촉매로는 0.98 wt% Pt 및 0.79 wt% Pd가 알루미나에 담지 되어 있는 촉매와 12.8 wt%의 Ni이 알루미나에 담지된 촉매 및 57.6 wt%의 Ni이 실리카-알루미나에 담지되어 있는 촉매를 이용하였다. 반응매질로서 생성물과의 분리의 용이성 및 환경측면을 고려하여 초임계이산화탄소, 초임계프로판 및 초임계이소부탄 등 초임계유체를 이용하였다. 수첨탈염소화 후 잔류 PCBs는 전자포획형 검출기가 장착되어 있는 가스크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 반응온도, 반응시간, 촉매 종류 및 초임계유체가 절연유 내 포함된 PCBs의 수첨탈염소반응에 미치는 영향을 자세히 조사하였다. 용매를 사용하지 않을 경우 탈염소화반응은 Ni > Pd > Pt의 순으로 빠르게 진행되었으며 이는 담지된 금속의 양 및 금속입자의 크기에 기인한 것으로 생각된다. 반응온도가 $175^{\circ}C$ 이하에서 초임계이산화탄소가 탈염소화반응에 가장 효과적인 매질인 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1824-1826
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• 1999

In order to develop key technologies for a kW class for polymer electrolyte fuel cell (PEFC), various membranes (Nafion(112, 115, 117), Dow, Flemion, Gore, and Hanwha), and electrocatalysts (Pt/C, PtNi/C PtNiCo/C and PtRu/C) were used in the fabrication of the MEAs by using transfer printing technique. The effects of the thickness of Nafion membranes, electrocatalysts and the operating conditions (e.g. temperature, reactant gas pressure, and composition) on the performance of the MEA were investigated in the PEFC single cell($O_2/H_2$, and Air/$H_2$ cell). The performances of the MEAs for $O_2/H_2$ and Air/$H_2$ cells has been evaluated.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.11.2-11.2
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• 2011

A key technological issue related to the implementation of dye-sensitized solar cells (DSSCs) is the replacement of Pt at the counter electrodes with an inexpensive and electro-chemically stable alternative. Carbon based nanomaterials could be promising candidates, but in practice they exhibit inadequate device performance. Here, we report very thin graphene oxide (GO)/metal hybrid films as transparent counter electrodes for high-efficiency DSSCs. Transparent GO/Pt and GO/Au hybrid films showed cell efficiencies of 9.2 and 9.0%, respectively (improvements of 9.5 and 7.1% over conventional Pt counter electrodes). More interestingly, highly stable DSSCs with GO hybrid films from relatively inexpensive metals such as Cu and Ni have been demonstrated with efficiency values comparable to Pt counter electrodes. The results reported in this study should enable low-cost fabrication of DSSCs because it allows the use of relatively inexpensive metals such as Au, Cu, Ni, and Ag that could not be previously employed in DSSCs with iodide/tri-iodide electrolyte due to corrosion.

• 한국재료학회지
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• 제26권11호
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• pp.649-655
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• 2016

Ni nanoparticles (NPs)-graphitic carbon nanofiber (GCNF) composites were fabricated using an electrospinning method. The amounts of Ni precursor used as catalyst for the catalytic graphitization were controlled at 0, 2, 5, and 8 wt% to improve the photovoltaic performances of the nanoparticles and make them suitable for use as counter electrodes for dye-sensitized solar cells (DSSCs). As a result, Ni NPs-GCNF composites that were fabricated with 8 wt% Ni precursors showed a high circuit voltage (0.73 V), high photocurrent density ($14.26mA/cm^2$), and superb power-conversion efficiency (6.72%) when compared to those characteristics of other samples. These performance improvements can be attributed to the reduced charge transport resistance that results from the synergetic effect of the superior catalytic activity of Ni NPs and the efficient charge transfer due to the formation of GCNF with high electrical conductivity. Thus, Ni NPs-GCNF composites may be used as promising counter electrodes in DSSCs.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.69-78
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• 2021

팜유(palm oil)와 캐슈넛 껍질액(cashew nut shell liquid, CNSL)과 같은 식물유는 한국에서 수송용 바이오-디젤 혹은 발전용 바이오-중유의 주요 원료로서 사용되고 있다. 그러나, 이들은 탄화수소의 이중결합에 의한 높은 불포화도와 더불어 카르복실산에 기인한 높은 산소의 함량으로 인하여 연료유로서의 적용 범위에 한계가 있다. 이러한 관점에서, 본 연구는 팜유와 CNSL이 1/1 v/v%으로 이루어진 혼합 바이오오일에 포함된 불포화탄화수소를 포화시키고 산소 성분을 제거하기 위한 수소화처리 반응을 단일금속촉매(Ni과 Cu)와 이원금속촉매(Ni-Zn, Ni-Fe, Ni-Cu Ni-Co, Ni-Pd와 Ni-Pt) 들을 적용하여 완화된 반응조건(온도 250 ~ 400 ℃, 압력 5 ~ 80 bar와 LHSV 1 h-1) 하에서 수행하였다. Ni 활성성분에 대한 귀금속과 전이금속의 첨가는 수소화반응(HYD)과 탈산소반응(HDO)의 두 반응에 대한 활성을 증가시키는 시너지 효과를 보였다. 가장 활성이 뛰어난 유망한 촉매는 Ni-Cu/��-Al2O3으로서 Ni/Cu의 원소비가 9/1 ~ 1/4의 넓은 범위에서 HYD반응과 HDO반응에 대한 전환율이 각각 90 ~ 93%와 95 ~ 99%을 보였다. 이와 같이 Ni/Cu의 원소 비율이 넓은 범위에서 일정한 촉매반응활성을 보임에 따라 전형적인 구조비민감성 반응임을 알 수 있다. 그리고, 수소화처리 반응에 의해 정제된 혼합 바이오오일은 원료 혼합 바이오오일에 비해 요오드가, 산가 및 동점도가 크게 낮아졌으며, 고위발열량은 약 10% 증가되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.128-128
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• 1999

산소이온 전도체로 잘 알려진 Yttira-Stabilizd Ziroconia(TSZ)는 연료전지, oxygen pumps, chemical gas sensor 등 다양한 electrochemical divices에 이용되는 고체 전해질의 하나이다. 특히 YSZ는 oxygen 및 oxygen과 평형상태에 있는 gas들을 검출하는 sensor의 electrolyte로서 가장 많이 쓰이고 있다. 현재 상용화되어 있는 YSZ Sensor는 전통적인 bulk 형태의 ceramic으로 제작된 것으로 충분한 ionic conductivity를 얻기 위해서는 $600^{\circ}C$이상의 operating temperature를 필요로 하나 YSZ를 박막으로 제조시 낮은 operating temperature를 뿐만 아니라 sensor의 소형화, 낮은 ohmic loss 및 다양한 응용이 가능한 장점을 가질 수 있다. 본 실험에서는 산소 이온 전도체로서 8mol%-YSZ 고체전해질을 RF-magnetron bias sputtering 법을 이용하여 증착하였다. 제조된 YSZ 박막을 이용한 산소감응 센서셀 구조는 SiO2/Ni-NiO/Pt/YSZ/Pt-기판이다. 센서셀의 정상상태에서의 기전력(electromotive force ; EMF)을 산소분압(Po:1.013$\times$103Ta ~1.013$\times$105Pa)과 측정온도(30$0^{\circ}C$~$700^{\circ}C$)를 변화시키며 측정하였다. 이론적인 기전력과 측정값 사이의 편차는 Po:1.565$\times$104Pa 이하의 산소분압에서는 컸지만 이 이상의 분압에서는 이론치에 근접한 값을 가졌다. 증착한 YSZ와 Ni-NiO 박막의 구조는 X-ray diffractometer(XRD)를 이용하여 결정구조를 알아 보았고, TSZ 박막의 표면 morphology 관찰은 Scanning electron microscopy(SEM) 이용하였다. 박막의 조성분석은 X-ray energy dispersive analysis(EDX)을 사용하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제21권5호
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• pp.412-417
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• 2022

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) provide zero emission power sources for electric vehicles and portable electronic devices. Although significant progresses for the widespread application of electrochemical energy technology have been achieved, some drawbacks such as catalytic activity, durability, and high cost of catalysts still remain. Pt-based catalysts are regarded as the most efficient catalysts for sluggish kinetics of oxygen reduction reaction (ORR). However, their prohibitive cost limits the commercialization of PEMFCs. Therefore, we proposed a NiCo@Au core shell structure as Pt-free ORR electrocatalyst in PEMFCs. NiCo alloy was synthesized as core to introduce ionization tendency and autoxidation reaction. Au as a shell was synthesized to prevent oxidation of core NiCo and increase catalytic activity for ORR. Herein, we report the synthesis, characterization, electrochemical properties, and PEMFCs performance of the novel NiCo@Au core-shell as a catalyst for ORR in PEMFCs application. Based on results of this study, possible mechanism for catalytic of autoxidation core@anti-oxidation shell in PEMFCs is suggested.