Jana, Jayasmita;Ngo, Yen-Linh Thi;Chung, Jin Suk;Hur, Seung Hyun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.11
no.3
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pp.220-237
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2020
Modern electrochemical energy devices involve generation and reduction of fuel gases through electrochemical reactions of water splitting, alcohol oxidation, oxygen reduction, etc. Initially, these processes were executed in the presence of noble metal-based catalyst that showed low overpotential and high current density. However, its high cost, unavailability, corrosion and related toxicity limited its application. The search for alternative with high stability, durability, and efficiency led scientists towards carbon nanoparticles supported catalysts which has high surface area, good electrical conductivity, tunable morphology, low cost, ease of synthesis and stability. Carbon nanoparticles are classified into two groups based on morphology, one and zero dimensional particles. Carbon nanoparticles at zero dimension, denoted as carbon dots, are less used carbon support compared to other forms. However, recently carbon dots with improved electronic properties have become popular as catalyst as well as catalyst support. This review focused on the recent advances in electrocatalytic activities of carbon dots. The mechanisms of common electrocatalytic reactions and the role of the catalysts are also discussed. The review also proposed future developments and other research directions to overcome current limitations.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.04b
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pp.141-144
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2004
Molecular self-assembled of surfactant viologens are recently interesting because they can be from functional electrodes as well as micelle assemblies which can be profitably utilized for display devices, electrochemical studies and electrocatalysis as electron acceptor or electron mediator. The electrochemical behavior of self-assembled viologen monolayer on Au electrode surface has been investigated with QCM which has been known as nano-gram order mass detector. A monolayer of viologen is immobilized on the gold electrode surface and the normal potentials corresponding to the to the successive one-electron transfer processes of the viologen actives are two peaks in 0.1mol/l phosphate buffer solution respectively. These result suggest that the viologen SAMs are stable and well-behaved monolayers.
The light harvesting efficiency is counted as an important factor in the power conversion efficiency of DSSCs. There are two measures to improve this parameter, including enhancing the dye-loading capacity and increasing the light trapping in the photoanode structure. In this paper, these tasks are addressed by introducing a macro-porous silicon (PSi) substrate as photoanode. The effects of the novel photoanode structure on the DSSC performance have been investigated by using energy dispersive X-ray spectroscopy, photocurrent-voltage, UV-visible spectroscopy, reflectance spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy measurements. The results indicated that bigger porosity percentage of the PSi structure improved the both anti-reflective/light-trapping and dye-loading capacity properties. PSi based DSSCs own higher power conversion efficiency due to its remarkable higher photocurrent, open circuit voltage, and fill factor. Percent porosity of 64%, PSi(III), resulted in nearly 50 percent increment in power conversion efficiency compared with conventional DSSC. This paper showed that PSi can be a good candidate for the improvement of light harvesting efficiency in DSSCs. Furthermore, this study can be considered a valuable reference for more investigations in the design of multifunctional devices which will profit from integrated on-chip solar power.
The power of energy storage devices is characterized by capacitance and the internal resistance. The capacitance is measured on an assumption that the charges are stored at the electrode interface and the electric double layer behaves like an ideal capacitor. However, in most cases, the electric double layer is not ideal so a constant phase element (CPE) is used instead of a capacitor to describe the practical observations. Nevertheless, another problem with the use of the CPE is that CPE does not give capacitance directly. Fortunately, a few methods were suggested to evaluate the effective capacitance in the literature. However, those methods may not be suitable for supercapacitors which are modeled as an equivalent circuit of a CPE and resistor connected in series because the time constant of the equivalent circuit is not clearly studied. In this report, in order to study the time constant of the CPE and find its equivalent capacitor, AC and DC methods are utilized in a complementary manner. As a result, the time constants in the AC and DC domains are compared with digital simulation and a proper equation is presented to calculate the effective capacitance of a supercapacitor, which is extended to an electrochemical system where faradaic and ohmic processes are accompanied by imperfect charge accumulation process.
Priya, S. Dharani;Selvakumar, A. Immanuel;Nesaraj, A. Samson
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.11
no.2
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pp.99-116
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2020
The article provides information on ceramic / nanostructured materials which are suitable for solid oxide fuel cells (SOFCs) working between 500 to 1000℃. However, low temperature solid oxide fuel cells LTSOFCs working at less than 600℃ are being developed now-a-days with suitable new materials and are globally explored as the "future energy conversion devices". The LTSOFCs device has emerged as a novel technology especially for stationary power generation, portable and transportation applications. Operating SOFC at low temperature (i.e. < 600℃) with higher efficiency is a bigger challenge for the scientific community since in low temperature regions, the efficiency might be less and the components might have exhibited lower catalytic activity which may result in poor cell performance. Employing new and novel nanoscale ceramic materials and composites may improve the SOFC performance at low temperature ranges is most focused now-a-days. This review article focuses on the overview of various ceramic and nanostructured materials and components applicable for SOFC devices reported by different researchers across the globe. More importance is given for the nanostructured materials and components developed for LTSOFC technology so far.
The demand for energy storage devices capable of operating at high temperatures is increasing. In order to operate at high temperatures, a device must have excellent thermal stability and no risk of explosion. Ionic liquids are electrolytes that satisfy the above conditions, and studies on improving their performance have attracted great interest. Here, we report the results of a study on the fabrication of a supercapacitor that has a composite electrolyte prepared by dispersing fumed silica in an ionic liquid. The fumed silica filler exhibits improved ionic conductivity and lower interfacial resistance. In particular, the silica nanoparticles with diameters of 10 nm exhibit better electrochemical properties than fillers of other diameters and have excellent device performance of 33 times higher than the pristine ionic liquid at high temperatures. This study can be used to improve the electrolytes of electrochemical devices, such as the next generation battery or lithium ion battery.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.183.1-183.1
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2016
Due to the latest research trend toward wearable energy devices, transparent and stretchable supercapacitors which can sustain their performance even under physical deformation have steadily attracted huge attention. Despite the Ag NW is the most promising candidate for fabrication of transparent and stretchable electronics, the electrochemical instability interrupts its application to development of the energy device. Here, we introduce a transparent and highly stretchable supercapacitor made by Au-Ag core shell NW network percolation electrode. The Au-Ag core shell NW synthesized by a simple solution process not only shows excellent electrical conductivity but also greatly enhanced chemical and electrochemical stability compare to pristine Ag NW. These outstanding properties of the Au-Ag core shell NW are attributed both to the core Ag NW and the Au protecting sheath layer. The proposed Au-Ag core shell NW based supercapacitor exhibits optical transmittance with outstanding mechanical stability withstanding 60% strain without any decrease of the performance. The supercapacitors connected in series are charged and discharged stable in 30% strain turning on a red LED. These notable results demonstrate the potential of the Au-Ag core shell NW as a strong candidate for development of wearable energy devices.
Park Soo-Gil;Cho Seong-Ryoul;Son Won-Ken;Lim Kee-Joe;Lee Ju-Seong
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.1
no.1
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pp.24-27
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1998
Electroluminescence (EL) comes from the light emission obtained by the electrical excitation energy passing through a phosphor layer undo. an applied high electrical field $(10^6 V/cm)$. The preparation of white and blue phosphors and characterizations of light emitting alternating current powder electroluminescent devices (ACPELDs) were investigated. In this work, we fabricated two kinds of ELDs, that is, yellow electroluminescent device (B-ELD), blue electroluminescent device (B-ELD). The basic st.uctures of Y-ELD and B-ELD are ITO (Indium Tin Oxide)/phosphor layer/Insulator layer/Carbon electrode and ITO/Phosphor layer/Insulating layer/carbon electrode, respectively. Another structures of ITO/Phosphor and Insulator mixture layer/Backelectrode are introduced. EL spectra and luminance of two types of ELDs were measured by changing voltage at fixed frequency 0.4kHz, 1.5kHz. Blue and yellow phosphors prepared in this work show $50cd/m^2\;and\;30cd/m^2$ of luminance at 400Hz, 150V.
Park, Jee-Hye;Kim, Sang-Hern;Ko, Jang-Myoun;Lee, Young-Gi;Kim, Kwang-Man
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.2
no.4
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pp.211-215
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2011
Flexible sheets consisting of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) and carbon nanotube (CNT) are newly prepared varying the composition (CNT 20-25 wt.%) for use as a current collector of supercapacitor electrodes. The as-prepared CNT/NBR is electrodeposited with aniline using potentiodynamic cyclic voltammetry to yield a polyaniline (PANI)/CNT/NBR composite electrode. It is confirmed that the electrical conductivity of CNT/NBR current collector can be enhanced as the content of CNT increases. Cyclic voltammetry result shows that the sample of PANI/CNT(25 wt.%)/NBR composite achieves a maximum specific capacitance ($134.9\;F\;g^{-1}$) at $5\;mV\;s^{-1}$. Such supercapacitor application is possibly originated from the synergistic effects consisting of higher polarity of nitrile groups in NBR, conducting pathway of CNT, and electroactive property of PANI.
Suyeon Kim;Aye Myint Myat Kyaw;Chaeun Kim;Yewon Jang;Youri Han;Li Oi Lun
Journal of Surface Science and Engineering
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v.57
no.4
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pp.325-330
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2024
When seawater is used in electrochemical devices, issues arise such as the adsorption of chloride ions blocking the active sites for Oxygen reduction reactions (ORR) in seawater batteries, and the occurrence of Chlorine evolution reactions (ClER) in seawater electrolysis due to chloride anions (Cl-) competing with OH- for catalytic active sites, potentially slowing down Oxygen evolution reactions (OER). Consequently, the performance of components used in seawater battery and seawater electrolysis may deteriorate. Therefore, conventional alloys are often used by coating or plating methods to minimize corrosion, albeit at the cost of reducing electrical conductivity. This study thus designed a corrosion-resistant layer by doping carbon with Nitrogen (N) and Sulfur (S) to maintain electrical conductivity while preventing corrosion. Optimal N,S doping ratios were developed, with corrosion experiments confirming that N,S (10:90) carbon exhibited the best corrosion resistance performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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