• 제목/요약/키워드: cell impedance

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Effect of Sintering Process with Co3O4 on the Performance of LSCF-Based Cathodes for Solid Oxide Fuel Cells

  • Khurana, Sanchit;Johnson, Sean;Karimaghaloo, Alireza;Lee, Min Hwan
    • International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology
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    • 제5권5호
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    • pp.637-642
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    • 2018
  • The impact of the sintering process, especially in terms of sintering temperature and sintering aid concentration, on the ohmic transport and electrode performance of $(La_{0.80}Sr_{0.20})_{0.95}CoO_{3-{\delta}}$-gadolinia-doped ceria (LSCF-GDC) cathodes is studied. The ohmic and charge-transfer kinetics exhibit a highly coupled $Co_3O_4$ concentration dependency, showing the best performances at an optimum range of 4-5 wt%. This is ascribed to small grain sizes and improved connection between particles. The addition of $Co_3O_4$ was also found to have a dominant impact on charge-transfer kinetics in the LSCF-GDC composite layer and a moderate impact on the electronic transport in the current-collecting LSCF layer. Care should be taken to avoid a formation of excessive thermal stresses between layers when adding $Co_3O_4$.

Structural and Thermal Analysis and Membrane Characteristics of Phosphoric Acid-doped Polybenzimidazole/Strontium Titanate Composite Membranes for HT-PEMFC Applications

  • Selvakumar, Kanakaraj;Kim, Ae Rhan;Prabhu, Manimuthu Ramesh;Yoo, Dong Jin
    • Composites Research
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    • 제34권6호
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    • pp.373-379
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    • 2021
  • A series of novel PBI/SrTiO3 nanocomposite membranes composed of polybenzimidazole (PBI) and strontium titanate (SrTiO3) with a perovskite structure were fabricated with various concentrations of SrTiO3 through a solution casting method. Various characterization techniques such as proton nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, atomic force microscopy (AFM) and AC impedance spectroscopy were used to investigate the chemical structure, thermal, phosphate absorption and morphological properties, and proton conductivity of the fabricated nanocomposite membranes. The optimized PBI/SrTiO3-8 polymer nanocomposite membrane containing 8wt% of SrTiO3 showed a higher proton conductivity of 7.95 × 10-2 S/cm at 160℃ compared to other nanocomposite membranes. The PBI/SrTiO3-8 composite membrane also showed higher thermal stability compared to pristine PBI. In addition, the roughness change of the polymer composite membrane was also investigated by AFM. Based on these results, nanocomposite membranes based on perovskite structures are expected to be considered as potential candidates for high-temperature PEM fuel cell applications.

Surface Treatment with CO2 to Improve Electrochemical Characteristics of Carbon Felt Electrode for VRFB

  • Yechan Park;Sunhoe Kim
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제14권2호
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    • pp.131-138
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    • 2023
  • The carbon felt is usually hired as electrodes for vanadium redox flow battery (VRFB). In the study, surface modification of carbon felt under CO2 atmosphere with variables of operating various temperature ranges between 700℃ and 900℃. The qualitative and quantitative analysis were carried out such as scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to observe degree of surface modification. Result of XPS analysis confirmed increase of carbon and oxidation functional group on the surface with increase of temperature. SEM image was discovered similar phenomena. Electrochemical characteristics such as cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) revealed the improved electrode performance with increase of temperature. However, the electrochemical performance under treatments temperature of 900℃ was less than that of under treatment temperature of 850℃ due to weight loss at the treatment temperature of 900℃. From the CV and EIS results, the best electrochemical characteristics was at the temperature of 850℃. That of at the temperature of 900℃ was decreased due to weight loss. The energy efficiencies (EE) obtained from full cell test were 69.37, 80.76, 82.45, and 75.47%, at the temperature of 700, 800, 850, and 900℃, respectively.

생체이온 변화 유발 후 경혈과 비경혈에서의 생체 구조 성분 분석 및 비교를 통한 경혈 특이성 고찰 (Body Composition Factor Comparisons of the Intracellular Fluid(ICW), Extracellular Fluid(ECW) and Cell Membrane at Acupuncture Points and Non-Acupuncture Points by Inducing Multiple Ionic Changes)

  • 김수병;정경렬;전미선;신태민;이용흠
    • Korean Journal of Acupuncture
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    • 제31권2호
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    • pp.66-78
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    • 2014
  • 목적 : 경혈의 임피던스를 측정하여 경혈의 특이성을 확보하고자 다수 연구가 진행되어왔다. 직류전압과 교류전압을 자극하여 단순히 경혈이 위치한 피부 임피던스를 측정하는 방식이 아닌 Multi-Frequency Body Impedance analysis(MF BIA) 기법을 이용하여 생체 구조 성분(세포 외액, 세포내액의 저항성분 그리고 세포막의 용량성분)을 추출하는 방법을 이용하여 경혈의 특이성을 확보하고자 한다. 인체 내 생체 이온 변화가 발생하였을 시, 경혈이 비경혈에 발생 전/후 높은 변화율이 관찰될 것이라는 가정을 하에, 생체 이온 변화를 유도하기 위하여 근피로를 유발하였으며, 유도 전/후의 생체 구조 성분을 비교 분석하였다. 방법: 대퇴직근에 근피로를 유도하기 위하여 건강한 대학생에게 Knee extension/flexion의 등속도 운동을 통하였다. 생체 이온 변화를 확인하기 위하여 젖산을 측정하였으며, 피험자마다 동일한 근피로를 유발하기 위하여 EMG(electromyogram) 분석을 통하여 peak torque와 median frequency를 분석하였다. 근피로 유발 24시간 이후까지 젖산과 peak torque와 median frequency을 측정하였으며, 각 단계마다 복토(ST32), 음시(ST33) 과 인접한 비경혈 2개에 대하여 생체 구조 성분 또한 측정하였다. 결과 : 젖산과 peak torque와 median frequency은 24시간 이후 근피로 유발 전으로 회복되었다. 세포외액 저항성분의 경우 비경혈에 비하여 복토(ST32)에서 생체 이온 변화에 따라 높은 변화율이 관찰되었으나, 음시(ST33) 에서는 비경혈에 비하여 낮은 변화율이 관찰되었다. 세포내액 저항성분은 경혈과 비경혈 사이 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 복토(ST32)에서 세포막의 용량성분이 높은 변화율이 관찰되었지만, 음시(ST33)와 인접한 비경혈간의 뚜렷한 차이가 확인되지 않았다. 결론 : 생체 이온 변화에 따라 인접한 비경혈과 비교해보았을 시, 경혈에서의 상대적으로 높고 낮은 혹은 유사한 변화율이 관찰되었다. 따라서 경혈의 특이성을 확보하지 못하였으며, 생체 구조 성분 추출을 통하여 세포 이온 변화에 따른 경혈의 특이성을 확보하기에는 한계점을 가지고 있다고 결론을 내렸다.

UWB 시스템을 위한 1.8V 8-bit 500MSPS 저 전력 CMOS D/A 변환기의 설계 (Design of an 1.8V 8-bit 500MSPS Low-Power CMOS D/A Converter for UWB System)

  • 이준홍;황상훈;송민규
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제43권12호
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    • pp.15-22
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    • 2006
  • 본 논문에서는 UWB(Ultra Wide Band)통신시스템을 위한 1.8V 8-bit 500MSPS의 D/A 변환기를 제안한다. 전체적인 D/A 변환기의 구조는 높은 선형성과 낮은 글리치 특성을 갖는 상위 6-MSB(Most Significant Bit) 전류원 매트릭스(Current Cell Matrix)와 하위 2-LSB(Least Significant Bit) 전류원 매트릭스로 구성된 2단 매트릭스 구조로 설계하였다. 또한 동일한 지연시간을 갖는 Thermometer Decoder와 고속 동작에서 전력을 최소화하기 위한 저 전력 스위칭 디코더(Current Switching Decoder Cell)를 제안함으로서 D/A 변환기의 고속 동작에서 성능을 향상시켰다 설계된 DAC는 1.8V의 공급전압을 가지는 TSMC $0.18{\mu}m$ 1-poly 6-metal N-well CMOS 공정으로 제작되었으며, 제작된 D/A 변환기의 측정결과, 매우 우수한 동적성능을 확인하였다. 500MHz 샘플링 클럭 주파수와 50MHz의 출력신호에서 SFDR은 약 49dB, INL과 DNL은 각각 0.9LSB, 0.3LSB 이하로 나타났으며, 이 때의 전력소비는 약 20mW로 기존의 8-bit D/A변환기에 비해 매우 낮음을 확인 할 수 있었다 D/A 변환기의 유효 칩 면적은 $0.63mm^2(900um{\times}700um)$이다.

혼합전도체 LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3) 양극의 기공률에 따른 음극지지형 단전지의 출력특성 평가 (Effect of Cathode Porosity of Mixed Conducting (La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3) on the Power Generating Characteristics of Anode Supported SOFCs)

  • 윤중철;김우식;김형철;이종호;김주선;이해원;김병호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제42권4호
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    • pp.269-275
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    • 2005
  • 단전지의 성능을 혼합전도체인 LSCF 양극의 미세구조, 특히 전극반응에 필요한 표면적의 양과 연관되는 앙극의 기공률의 변화에 따라 평가하였다. 기공률이 서로 다른 양극을 제조하기 위해 미세한 양극분말과 조대한 양극분말의 혼합비를 달리하여 양극을 제조한 결과 양극의 기공률을 각각 14, 23, 27, $39\%$로 얻을 수 있었다. 양극 기공률이 서로 다른 4종류의 단전지에 대한 직류 전류차단법과 교류임피던스법을 이용한 전기화학적 평가 결과 전극에서의 분극은 양극의 기공률이 증가할수록 감소하는 결과를 얻었다. 이러한 분극특성은 양극의 기공률이 증가하며 전극반응에 필요한 활성면적이 증가했기 때문으로 추론되며 이러한 이유로 단전지의 성능 또한 양극의 기공률이 증가하면서 향상되는 것으로 나타났다.

$AB_2$계 수소저장합금의 전극특성에 미치는 Cr, La 첨가 효과 및 표면 불화처리 효과 (Electrode characteristics of $AB_2$ type hydrogen storage alloy modified by Cr, La addition and fluorination)

  • 장일;이병호;조원일;장호;조병원;윤경석
    • 전기화학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.45-51
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    • 1998
  • Ni-MH 전지의 음극으로 쓰이는 수소저장합금(MH)의 한 종류인 $AB_2$계 합금은 수소저장량이 큰 장점이 있으나 초기활성화나 싸이클 수명 및 자기방전 특성이 나쁜 단점이 있다. 본 연구에서는 Zr-Ti-V-Mn-Ni계 합금에 비화학양론적으로 Cr을 소량 첨가했을 때와 La을 첨가하여 불화처리 했을 때의 초기활성화, 싸이클 수명 및 자기방전에 미치는 영향을 조사하였다 EPMA 및 SEM을 이용하여 합금의 표면을 분석하였으며 XRD 분석으로 결정구조를 관찰하였다. 또한 합금으로 전극을 제조하여 정전류 시험법, 임피던스법과 전위주사법 등에 의해 전극특성을 조사하였다. Cr이 첨가될수록 전극표면에 안정한 산화막이 형성되어 V등의 전해질로의 용해를 막아주어 충, 방전에 따른 수명특성 및 자기방전 특성을 향상시키지만 초기 전하이동 반응이 저해되어 초기활성화 특성이 악화되었다. La을 첨가 후 불화처리하면 표면에 반응성이 좋은 입자를 형성하여 전극의 초기 활성화가 크게 향상되었다.

SUS316L 분리판 부식에 의한 접촉저항 및 고분자전해질 연료전지 성능에 미치는 영향 (Effect of SUS316L Bipolar Plate Corrosion on Contact Resistance and PEMFC Performance)

  • 김준섭;김준범
    • 공업화학
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    • 제32권6호
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    • pp.664-670
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    • 2021
  • 스테인리스강은 기계적 강도와 전기 전도성이 우수하고 가공이 용이하여 고분자전해질 연료전지의 분리판으로 적용되고 있다. 하지만 스테인리스강의 부식으로 인하여 접촉 저항이 증가하여 연료전지 성능이 저하하는 문제점이 있고, 귀금속 재료를 코팅하여 내식성을 높일 수 있으나 비용이 증가하는 단점이 있다. 금속 분리판의 내구성 확보와 경제성 개선을 위하여 고분자전해질 연료전지에서 스테인리스 강 분리판의 부식 거동과 부동태막에 의한 영향을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 반응 면적이 25 cm2인 SUS316L 분리판을 제작하였고, 수소극과 공기극에 대한 SUS316L 분리판의 부식 거동을 분석하였다. SUS316L 분리판 부식이 연료전지 성능에 미치는 영향을 분극 곡선과 임피던스, 접촉저항을 측정하여 평가하였다. 연료전지 구동 간에 배출 수를 포집하여 SUS316L 분리판에서 용출된 금속 이온의 농도를 분석하였다. SUS316L 분리판에 대하여 공기극에서보다 수소극에서 부식이 활발하게 발생하는 것을 확인하였다. 연료전지 반응에 따라 부동태막이 형성되어 접촉 저항이 증가하였고, 부동태막이 형성된 이후에도 지속적으로 금속 이온이 용출되었다.

염해에 따라 콘크리트 속에서 부식된 철근의 반전지전위와 부식전류밀도의 상관관계에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Relationship Between Half-Cell Potential and Corrosion Current Density of Chloride-Induced Corroded Steel in Concrete)

  • 조상현;김동원;기성훈
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제26권6호
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    • pp.1-13
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    • 2022
  • 이 연구에서는 콘크리트 표면에서 측정된 반전지전위(half-cell potential, HCP)값을 활용하여 철근 부식 상태 및 부식속도의 정량적 평가 가능성을 논의하였다. 이 연구에서는 염수에 침지된 콘크리트 속 철근에 전류를 인가하여 다양한 부식상태의 철근 콘크리트 실험체(한 변의 길이가 200mm 인 정육면체)를 준비하였다. 부식촉진시험을 마치고, 염수 포화상태의 콘크리트 실험체 표면에서 HCP값을 측정하였고, 바로 이어서 동일한 조건의 실험체에서 전기화학적 임피던스 분광법을 활용하여 콘크리트 속 철근의 분극저항값을 측정하였다. 측정된 분극저항값을 Stern-Geary식에 대입하여 부식전류밀도(corrosion current density, icorr)를 계산하였다. 실험결과를 바탕으로 염해에 따라 다양한 부식상태의 철근이 매입된 철근 콘크리트 실험체의 염수 포화상태에서 HCP와 icorr의 상관관계를 도출하였다. 대체적으로 HCP와 icorr은 로그선형관계를 보였으며, R2값이 0.87이상의 높은 적합도를 확인하여 통계적인 유의함을 확인하였다. 이러한 결과는 일정한 환경에 노출된 철근 콘크리트일 경우 자연전위값을 측정함으로서 철근의 부식상태 및 속도를 평가할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

루테늄 산화물-수계 전해액 수퍼캐패시터의 전위 특성 (Potential Characteristics of Supercapacitor Based on Ruthenium Oxide-Aqueous Electrolyte)

  • 도칠훈;최상진;문성인;윤문수;육경창;김상길;이주원
    • 전기화학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.93-97
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    • 2003
  • [ $RuCI_3{\cdot}xH_2O$ ]로부터 제조한 비정질의 $RuO_2{\cdot}nH_2O$을 사용하여 탄탈륨 집전체상의 수퍼캐패시터 전극을 제조하였다. $RuO_2{\cdot}nH_2O$ 전극과 4.8 M 황산 전해액을 사용하여 $RuO_2$ 수퍼캐패시터를 제조하였다. 탄탈륨 박막은 0.0-1.1 V(vs.SCE)에서 안정적임을 AC impedance로 확인하고 수퍼캐패시터에 적용하였다. 루테늄 산화물 수퍼캐패시터는 약 1.0 V(vs. SCE)이상에서 비가역 가수분해 반응이 진행되었다 수퍼캐패시터를 0.5V(vs. SCE)의 protonation leve을 조정하고, 전압범위를 1V로 하여 충방전 시험할 경우 우수한 특성을 나타내었다. 이때 전극전위는 $-0.004\~0.995V(vs.SCE)$의 범위이고 positive 전극 및 negative 전극의 전위범위는 각각 $-0.004\~0.515V(vs.SCE)$$-0.515\~0.995V(vs.SCE)$이었다.