Under a corrosive environment, electrodes that are applied in the water-treatment system need not only very high electrochemical activity for fast reactions, but also high durability for cost saving. Therefore, the fabrication condition of iridium electrodes was examined to produce a more durable iridium electrode in this study. Tantalum was selected as a binder to enhance the durability of the iridium electrode. Investigation of the weight ratio between the catalyst and the binder to improve electrochemical activity was performed. Also, to compare the effect of the different coating amounts of the catalyst, the results of CV (Cyclic Voltammetry) and EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) were discussed. Furthermore, an ALT(Accelerated Lifetime Test) was designed and applied to the electrodes to determine the conditions for highly durable electrode fabrication.
In this study we investigate catalytic activity and selectivity of mixture of Ag and ketjenblack according to their ratios by product analysis and electrochemical experiments, such as cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry and chronoamperometry. We reveal that catalytic activity toward CO2 reduction to CO is improved by simple mixing Ag nanoparticle and ketjenblack because addition of ketjenblack suppresses aggregation of Ag nanoparticles and brings increase in electrochemical active surface area. However, excess amount of ketjenblack rather inhibit the CO2 reduction to CO. These observations provide clues to develop highly active Ag catalyst or electrode toward electrochemical reduction of CO2.
The effect of solution-treated on the self-corrosion performance and discharge performance of AZ91 magnesium alloy as anode material was analyzed by microscopic characterization, immersion tests, electrochemical measurements, and discharge performance tests. The study shows that the β-phase in the AZ91 magnesium alloy gradually dissolved in the matrix with the increase of the solution temperature, and the electrochemical activity of the magnesium alloy anode was significantly improved. Through the comparison of three different solution-treated processes, it is found that the AZ91 magnesium alloy has the most vigorous activity and better discharge performance after solution-treated of 415℃+12 h. In addition, the proportion and distribution of β-phase AZ91 magnesium alloy have a direct impact on its discharge performance as an anode material.
This work explored the catalytic effect of Pt in multi-wall carbon nanotube and poly-pyrrole conductive polymer electrocatalysts (Pt/PPy/MWCNT). A home-made Pt/PPy/MWCNT catalyst was first evaluated by comparing its electrochemical active surface area (ESA) with E-Tek commercial catalysts by cyclic voltammetry in $H_2SO_4$ solution. Then, the methanol oxidation currents of Pt/PPy/MWCNT and the hydrogen peaks in $H_2SO_4$ solution were serially measured with microporous electrode. This provided the current density of methanol oxidation based on the ESA, allowing a quantitative comparison of catalytic activity. The current densities were also measured for Pt/C catalysts of E-Tek and Tanaka Precious Metal Co. The current densities for the different catalysts were similar, implying that catalytic activity depended directly on the ESA rather than charge transfer or electronic conductivity.
This study was performed to evaluate extensive electrochemical characteristics of 23 commercially available mediators for laccase. Electrochemical properties, interactions with laccases, and ability to degrade lignin were compared for selected mediators. Among them, NNDS has very similar electrochemical properties in terms of reversibility and redox potential (about 470 mV vs. Ag/AgCl at pH=7) compared to ABTS which is a well-known mediator. Specific activity of purified laccase from Cerrena unicolor was determined by both 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenz-thiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) and 1-nitroso-2-naphthol -3,6-disulfonic acid (NNDS). The specific activity of the laccase was 23.2 units/mg with ABTS and 21.2 units/mg with NNDS. The electron exchange rate for NNDS with laccase was very similar to that for ABTS, which meant that NNDS had similar mediating capability to ABTS. Determining methanol concentration after reacting with laccase compared to lignin degradation capabilities of both ARTS and NNDS. ARTS or NNDS alone cannot degrade lignin, but in the presence of laccase enhanced the rate of lignin degradation. ABTS showed better activity in the beginning, and the reaction rate of NNDS with lignin was about a half of that of ABTS at 10 minute, but the final concentration of methanol produced in 1 hour was very similar each other. The reason for similar methanol concentration for both ABTS and NNDS can be interpreted as the initial activity of ABTS was better than that of NNDS, but ABTS would be inhibited laccase activity more during the incubation.
The electrochemical deposition of Pt nanoparticles on carbon nanotubes (CNTs) supports and their catalytic activities for methanol electro-oxidation were investigated. Pt catalysts of 4~12 nm average crystalline size were grown on supports by potential cycling methods. Electro-plating of 12 min time by potential cycling method was sufficient to obtain small crystalline size 4.5 nm particles, showing a good electrochemical activity. The catalysts' loading contents were enhanced by increasing the deposition time. The crystalline sizes and morphology of the Pt/support catalysts were evaluated using X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The electrochemical behaviors of the Pt/support catalysts were investigated according to their characteristic current-potential curves in a methanol solution. In the result, the electrochemical activity increased with increased plating time, reaching the maximum at 12 min, and then decreased. The enhanced electroactivity for catalysts was correlated to the crystalline size and dispersion state of the catalysts.
Electrocatalysis of oxygen reduction reaction (ORR) using Pt nanoparticles or bimetal on carabon was studied. Currently, the best catalyst is platinum, which is a limited resource and expensive to commercialize. In this paper, we investigated the cheaper and more active electrocatalysts by making Pt nanoparticles and adding 3D transition metal such as copper. Electrocatalysts were obtained by chemical reduction based on ethylene glycol solutions. Elemental analysis and particle size were confirmed by XRD and TEM. The electrochemical surface area (ECSA) and activity of the catalyst were determined by electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and linear sweep voltammetry method. The commercialized Pt support on carbon (Pt/C, JM), synthesis Pt/C and synthesis Pt3Cu1 alloy nanoparticles supported on carbon were compared. We confirmed that the synthesized Pt3-Cu1/C has high electrochemical performance than commercial Pt/C. It is expected to develop an electrocatalyst with high activity at low price by increasing the oxygen reduction reaction rate of the fuel cell.
This study set the pyroprocess facility at an engineering scale as a cost object, and presented the cost consumed during the unit processes of the pyroprocess. For the cost calculation, the activity based costing (ABC) method was used instead of the engineering cost estimation method, which calculates the cost based on the conceptual design of the pyroprocess facility. The calculation results demonstrate that the pyroprocess facility's unit process cost is $194/kgHM for pretreatment, $298/kgHM for electrochemical reduction, $226/kgHM for electrorefining, and $299/kgHM for electrowinning. An analysis demonstrated that the share of each unit process cost among the total pyroprocess cost is as follows: 19% for pretreatment, 29% for electrochemical reduction, 22% for electrorefining, and 30% for electrowinning. The total unit cost of the pyroprocess was calculated at $1,017/kgHM. In the end, electrochemical reduction and the electrowinning process took up most of the cost, and the individual costs for these two processes was found to be similar. This is because significant raw material cost is required for the electrochemical reduction process, which uses platinum as an anode electrode. In addition, significant raw material costs are required, such as for $Li_3PO_4$, which is used a lot during the salt purification process.
Ngo, Yen-Linh Thi;Jana, Jayasmita;Chung, Jin Suk;Hur, Seung Hyun
Korean Chemical Engineering Research
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제58권4호
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pp.499-513
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2020
Among the many studies of carbon-based nanomaterials, carbon-based dots (CDs) have attracted considerable interest owing to their large surface area, intrinsic low-toxicity, excellent biocompatibility, high solubility, and low-cost with environmentally friendly routes, as well as their ability for modification with other nanomaterials. CDs have several applications in biosensing, photocatalysis, bioimaging, and nanomedicine. In addition, the fascinating electrochemical properties of CDs, including high active surface area, excellent electrical conductivity, electrocatalytic activity, high porosity, and adsorption capability, make them potential candidates for electrochemical sensing materials. This paper reviews the recent developments and synthesis of CDs and their composites for the proposed electrochemical sensing platforms. The electrochemical principles and future perspective and challenges of electrochemical biosensors are also discussed based on CDs-nanocomposites.
Park, Shin-Ae;Shim, Kyubin;Kim, Kyu-Su;Moon, Young Hoon;Kim, Yong-Tae
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제10권4호
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pp.402-407
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2019
Water electrolysis is known as the most sustainable and clean technology to produce hydrogen gas, however, a serious drawback to commercialize this technology is due to the slow kinetics in oxygen evolution reaction (OER). Thus, we report on the nanoporous IrNi thin film that reveals a markedly enhanced OER activity, which is attained through a selective etching of Os from the IrNiOs alloy thin film. Interestingly, electrochemical selective etching of Os leads to the formation of 3-dimensionally interconnected nanoporous structure providing a high electrochemical surface area (ECSA, 80.8 ㎠), which is 90 fold higher than a bulk Ir surface (0.9 ㎠). The overpotential at the nanoporous IrNi electrode is markedly lowered to be 289 mV at 10 mA cm-2, compared with bulk Ir (375 mV at 10 mA cm-2). The nanoporous IrNi prepared through the selective de-alloying of Os is promising as the anode material for a water electrolyzer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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