Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2004.03a
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pp.577-587
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2004
A coaxial pulsed plasma thruster (PPT) with a Teflon cavity was designed, and its performance characteristics were examined varying stored energy, cavity length and capacitance. The PPT was tested as the entire system including the discharge circuit, and the results were explained with both the transfer efficiency and the acceleration efficiency. The transfer efficiency is defined as the fraction of energy in capacitors supplied into plasma, and the acceleration efficiency as the fraction of energy supplied into plasma converted to thrust energy. To estimate these efficiencies, the equivalent plasma resistance was defined and calculated using energy conservation during discharge. The equivalent plasma resistance proportionally increased with cavity length, and therefore the current peak increased with decreasing cavity length. The energy density calculated by the transfer efficiency was increased with decreasing cavity length. As a result, higher acceleration efficiency and lower transfer efficiency were obtained with shorter cavity length. Accordingly, there was an optimal cavity length for the thrust efficiency. The specific impulse and the impulse bit per unit stored energy ranged from 390 s and 50 $\mu$ Ns/J for a cavity length of 34 mm to 825 s and 11 $\mu$ Ns/J for a cavity length of 4 mm when the stored energy was fixed to 21.4J. Thus, it was showed that the performance of this PPT approached that of electromagnetic-acceleration-type PPT with decreasing cavity length. The PPT achieved thrust efficiencies of 10-12% at 21.4 J and 6-7% at 5.35 J at cavity lengths between 14 mm and 29 mm.
Well-distributed ruthenium (Ru) nanoparticles decorated on porous carbon nanofibers (CNFs) were synthesized using an electrospinning method and a reduction method for use in high-performance elctrochemical capacitors. The formation mechanisms including structural, morphological, and chemical bonding properties are demonstrated by means of field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). To investigate the optimum amount of the Ru nanoparticles decorated on the porous CNFs, we controlled three different weight ratios (0 wt%, 20 wt%, and 40 wt%) of the Ru nanoparticles on the porous CNFs. For the case of 20 wt% Ru nanoparticles decorated on the porous CNFs, TEM results indicate that the Ru nanoparticles with ~2-4 nm size are uniformly distributed on the porous CNFs. In addition, 40 wt% Ru nanoparticles decorated on the porous CNFs exhibit agglomerated Ru nanoparticles, which causes low performance of electrodes in electrochemical capacitors. Thus, proper distribution of 20 wt% Ru nanoparticles decorated on the porous CNFs presents superior specific capacitance (~280.5 F/g at 10 mV/s) as compared to the 40 wt% Ru nanoparticles decorated on the porous CNFs and the only porous CNFs. This enhancement can be attributed to the synergistic effects of well-distributed Ru nanoparticles and porous CNF supports having high surface area.
Latifatu, Mohammed;Kim, Kwang Man;Kim, Yong Joo;Ko, Jang Myoun
Elastomers and Composites
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v.47
no.4
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pp.292-296
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2012
An electric double-layer capacitor (ELDC) of activated carbon electrode is prepared using a proton-conducting hydrogel polymer electrolyte, which is composed of poly(vinyl alcohol), silicotungstic acid, $H_3PO_4$, and deionized water. A solid film by evaporating the hydrogel polymer electrolyte is also prepared for comparison. The hydrogel polymer electrolyte also acts as a separator with the thickness of about $80{\mu}m$ and the room-temperature ionic conductivity of $10^{-2}S\;cm^{-1}$. The EDLC containing the symmetric electrodes of activated carbon shows the specific capacitance of $58F\;g^{-1}$ at $100mV\;s^{-1}$ with a good cycle life, implying that the hydrogel polymer electrolyte is very promising for use in EDLCs.
Park, Kyu-Sang;Cha, Seung-Kyu;Lee, Keon-Il;Jun, Jae-Yeoul;Jeong, Seong-Woo;Kong, In-Deok;Lee, Joong-Woo
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.6
no.5
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pp.247-253
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2002
Major pelvic ganglia (MPG) neurons are classified into sympathetic and parasympathetic neurons according to the electrophysiological properties; membrane capacitance (Cm), expression of T-type $Ca^{2+}$ channels, and the firing patterns during depolarization. In the present study, function and molecular expression of ATP-sensitive $K^+\;(K_{ATP})$ channels was investigated in MPG neurons of male rats. Only in parasympathetic MPG neurons showing phasic firing patterns, hyperpolarizing changes were elicited by the application of diazoxide, an activator of $K_{ATP}$ channels. Glibenclamide $(10{\mu}M),$ a $K_{ATP}$ channel blocker, completely abolished the diazoxide-induced hyperpolarization. Diazoxide increased inward currents at high $K^+$ (90 mM) external solution, which was also blocked by glibenclamide. The metabolic inhibition by the treatment with mitochondrial respiratory chain inhibitors (rotenone and antimycin) hyperpolarized the resting membrane potential of parasympathetic neurons, which was not observed in sympathetic neurons. The hyperpolarizing response to metabolic inhibition was partially blocked by glibenclamide. RT-PCR analysis revealed that MPG neurons mainly expressed the $K_{ATP}$ channel subunits of Kir6.2 and SUR1. Our results suggest that MPG neurons have $K_{ATP}$ channels, mainly formed by Kir6.2 and SUR1, with phenotype-specificity, and that the conductance through this channel in parasympathetic neurons may contribute to the changes in excitability during hypoxia and/or metabolic inhibition.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.288-288
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2013
Lithium-ion battery (LIB) is one of the most important rechargeable battery and portable energy storage for the electric digital devices. In particular, study about the higher energy capacity and longer cycle life is intensively studied because of applications in mobile electronics and electric vehicles. Generally, the LIB's capacity can be improved by replacing anode materials with high capacitance. The graphite, common anode materials, has a good cyclability but shows limitations of capacity (~374 mAh/g). On the contrary, silicon (Si) and germanium(Ge), which is same group elements, are promising candidate for high-performance LIB electrodes because it has a higher theoretical specific capacity. (Si:4200 mAh/g, Ge:1600 mAh/g) However, it is well known that Si volume change by 400% upon full lithiation (lithium insertion into Si), which result in a mechanical pulverization and poor capacity retention during cycling. Therefore, variety of nanostructure group IV elements, including nanoparticles, nanowires, and hollow nanospheres, can be promising solution about the critical issues associated with the large volume change. However, the fundamental research about correlation between the composition and structure for LIB anode is not studied yet. Herein, we successfully synthesized various structure of nanowire such as Si-Ge, Ge-Carbon and Si-graphene core-shell types and analyzed the properties of LIB. Nanowires (NWs) were grown on stainless steel substrates using Au catalyst via VLS (Vapor Liquid Solid) mechanism. And, core-shell NWs were grown by VS (Vapor-Solid) process on the surface of NWs. In order to characterize it, we used FE-SEM, HR-TEM, and Raman spectroscopy. We measured battery property of various nanostructures for checking the capacity and cyclability by cell-tester.
Kim, Dong Yeon;Jeong, Young-Min;Baek, Seong-Ho;Son, Injoon
Journal of Powder Materials
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v.26
no.3
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pp.231-236
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2019
Ni hydroxides ($Ni(OH)_2$) are synthesized on Ni foam by varying the hexamethylenetetramine (HMT) concentration using an electrodeposition process for pseudocapacitor (PC) applications. In addition, the effects of HMT concentration on the $Ni(OH)_2$ structure and the electrochemical properties of the PCs are investigated. HMT is the source of amine-based $OH^-$ in the solution; thus, the growth rate and morphological structure of $Ni(OH)_2$ are influenced by HMT concentration. When $Ni(OH)_2$ is electrodeposited at a constant voltage mode of -0.85 V vs. Ag/AgCl, the cathodic current and the number of nucleations are significantly reduced with increasing concentration of HMT from 0 to 10 mM. Therefore, $Ni(OH)_2$ is sparsely formed on the Ni foam with increasing HMT concentration, showing a layered double-hydroxide structure. However, loosely packed $Ni(OH)_2$ grains that are spread on Ni foam maintain a much greater surface area for reaction and result in the effective utilization of the electrode material due to the steric hindrance effect. It is suggested that the $Ni(OH)_2$ electrodes with HMT concentration of 7.5 mM have the maximum specific capacitance (1023 F/g), which is attributed to the facile electrolyte penetration and fast proton exchange via optimized surface areas.
To improve the performance of carbon nanofibers as electrode material in electrical double-layer capacitors (EDLCs), we prepare three types of samples with different pore control by electrospinning. The speciments display different surface structures, melting behavior, and electrochemical performance according to the process. Carbon nanofibers with two complex treatment processes show improved performance over the other samples. The mesoporous carbon nanofibers (sample C), which have the optimal conditions, have a high sepecific surface area of $696m^2g^{-1}$, a high average pore diameter of 6.28 nm, and a high mesopore volume ratio of 87.1%. In addition, the electrochemical properties have a high specific capacitance of $110.1F\;g^{-1}$ at a current density of $0.1A\;g^{-1}$ and an excellent cycling stability of 84.8% after 3,000 cycles at a current density of $0.1A\;g^{-1}$. Thus, we explain the improved electrochemical performance by the higher reaction area due to an increased surface area and a faster diffusion path due to the increased volume fraction of the mesopores. Consequently, the mesoporous carbon nanofibers are demonstrated to be a very promising material for use as electrode materials of high-performance EDLCs.
In this study, carbon aerogels (CA) were prepared by sol-gel polycondensation of resorcinol and furfural in isopropanol using hexamethylenetetramine as a catalyst, and then directly drying the organic gels under isopropanol freeze-drying conditions, followed by carbonization under a nitrogen atmosphere. The preparation conditions of the CA were explored by changing the mole ratio of resorcinol to furfural. The effect of the preparation conditions on the pore structure of the CA was studied by nitrogen adsorption isotherms. The characteristics of the CA were studied by scanning and transition electron microscopy, and infrared spectrometry. The accessibility of pores and performance of the CA as an electrode in electric double layer capacitors were also electrochemically investigated. As a result, BET surface area and specific capacitance increased with the molar ratio of resorcinol to catalyst (R/C) ratio; the maximum values of 765 ㎡/g and 132 F/g were achieved at the R/C ratio of 200, respectively. Consequently, it was confirmed that increasing the R/C ratio increased the average pore size of the CA electrode, which improved the rate capability of the system.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.4
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pp.178-183
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2021
The temperature and frequency dependence of the dielectric constant of the BaTiO3 substituted with two types of donor dopants, Nb5+ and Ta5+, respectively, were compared and analyzed. Dielectric specimens of four specific compositions, Ba0.95Nb0.05TiO3, Ba0.90Nb0.10TiO3, Ba0.95Ta0.05TiO3, and Ba0.90Ta0.010TiO3 were prepared by calcining at 1100 ℃ and sintering at 1300 ℃ to have a perovskite structure to measure capacitance. XRD and SEM analysis were used to observe the structure, with particular focus on the integration into the Nb5+ and Ta5+ substituted BaTiO3 crystal lattice. X-ray diffraction peaks in the (200) and (002) planes were observed between 45.10° and 45.45° of the BaTiO3 solid solution substituted with different fractions of Nb5+ and Ta5+. The dielectric properties were analyzed and the relationship between the properties and structure of the substituted BaTiO3 was established. The fine particles and high density of the substituted BaTiO3 were maintained like pure BaTiO3, and in particular, a shift toward the low temperature side of the phase transition temperature range was clearly found, unlike pure BaTiO3. In addition, the phase transition at a temperature higher than the Curie temperature relatively satisfies the modified Curie-Weiss law.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.1
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pp.101-105
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2024
4H-SiC power metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) have been developed to achieve lower specific-on-resistance (Ron,sp), and the gate oxides have been thermally grown. The poor channel mobility resulting from the high interface trap density (Dit) at the SiO2/4H-SiC interface significantly affects the higher switching loss of the power device. Therefore, the development of novel fabrication processes to enhance the quality of the SiO2/4H-SiC interface is required. In this paper, NO post-oxidation annealing (POA) by using the conditions of N2 diluted NO at a high temperature (1,300℃) is proposed to reduce the high interface trap density resulting from thermal oxidation. The NO POA is carried out in various NO ambient (0, 10, 50, and 100% NO mixed with 100, 90, 50, and 0% of high purity N2 gas to achieve the optimized condition while maintaining a high temperature (1,300℃). To confirm the optimized condition of the NO POA, measuring capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V), and time-of-flight secondary-ion mass spectrometry (ToF-SIMS) are employed. It is confirmed that the POA condition of 50% NO at 1,300℃ facilitates the equilibrium state of both the oxidation and nitridation at the SiO2/4H-SiC interface, thereby reducing the Dit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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