Kim, Seo Jin;Son, Seon Gyu;Yoon, Jo Hee;Choi, Bong Gill
Applied Chemistry for Engineering
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v.32
no.4
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pp.456-460
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2021
A potentiometric sodium-ion (Na+) sensor was prepared using a screen-printing process with carbon and silver inks. The two-electrode configuration of the sensor resulted in potential differences in Na+ solutions according to Nernstian equation. The obtained Na+-sensor exhibited an ideal Nernstian sensitivity, fast response time, and low limit of detection. The Nernstian response was stable when the sensor was tested for repeatability and long-term durability. The Na+-selective membrane coated onto the carbon electrode selectively passed sodium ions against interfering ions, indicating an excellent selectivity. The portable Na+-sensor was finally fabricated using a printed circuit system, demonstrating the successful measurements of Na+ concentrations in various real samples.
Park, Sung Cheol;Kim, Yong Hwan;Shin, Ho Jung;Lee, Man Seung;Son, Seong Ho
Resources Recycling
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v.30
no.3
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pp.55-62
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2021
In Korea, a good recycled product (GR) certification system was introduced in 1997 to improve resource and energy use efficiency. However, in industry and society, recycled products are not used well because of the lack of awareness of recycled materials. In this study, the status of domestic and international quality standards for nickel materials was investigated, and the purity and electrochemical properties of nickel sulfate prepared from ore and nickel sulfate recovered from waste lithium-ion batteries were evaluated during the electroplating process. As a result of the test, it was found that there is no quality difference between recycled nickel sulfate and high-purity nickel sulfate reagents when used in the electroplating industry.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.4
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pp.184-193
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2021
This study demonstrates formation behavior and morphological changes of PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) films on AZ91 Mg alloy as a function of pre-treatment time in 1 M HF solution at 25 ± 1 ℃. The electrochemical behavior and morphological changes of AZ91 Mg alloy in the pre-treatment solution were also investigated with pre-treatment time. The PEO films were formed on the pre-treated AZ91 Mg alloy specimen by the application of anodic current 100 mA/cm2 of 300 Hz AC in 0.1 M NaOH + 0.4 M Na2SiO3 solution. Vigorous generation of hydrogen bubbles were observed upon immersion in the pre-treatment solution and its generation rate decreased with immersion time. It was also found that 𝛽-Mg17Al12 in AZ91 Mg alloy was dissolved and a protective thin film of MgF2 was formed on the AZ91 Mg alloy surface during the pre-treatment process in the 1 M HF solution. PEO film did not grow on the AZ91 Mg alloy specimen when the surface was not pre-treated and irregular PEO films with nodular defects were formed for the specimens pre-treated up to 1 min. Uniform PEO films were formed when the AZ91 Mg alloy specimen was pre-treated more than 3 min. The growth rate of PEO films on AZ91 Mg alloy increased significantly with increasing pre-treatment time.
In the membrane forming process of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), drying and annealing heat treatment processes are required for performance and durability. In this study, the optimal annealing temperature for improving the durability of the polymer membrane was studied. It was annealed in the temperature range of 125~175 ℃, and thermal stability and hydrogen permeability were measured as basic data of durability at each annealing temperature. The electrochemical durability was analyzed by Fenton reaction and open circuit voltage (OCV) holding. The annealing temperature of 165 ℃ was the optimal temperature in terms of thermal stability and hydrogen permeability. In the Fenton reaction, the fluorine emission rate of the membrane annealed at 165 ℃ was the lowest, and the lifespan of the membrane annealed at 165 ℃ was the longest in the OCV holding experiment, confirming that 165 ℃ was the optimal temperature for the durability of the polymer membrane.
Energy storage systems should address issues such as power fluctuations and rapid charge-discharge; to meet this requirement, CoFe2O4 (CFO) spinel nanoparticles with a suitable electrical conductivity and various redox states are synthesized and used as electrode materials for supercapacitors. In particular, CFO electrodes combined with carbon nanofibers (CNFs) can provide long-term cycling stability by fabricating binder-free three-dimensional electrodes. In this study, CFO-decorated CNFs are prepared by electrospinning and a low-cost hydrothermal method. The effects of heat treatment, such as the activation of CNFs (ACNFs) and calcination of CFO-decorated CNFs (C-CFO/ACNFs), are investigated. The C-CFO/ACNF electrode exhibits a high specific capacitance of 142.9 F/g at a scan rate of 5 mV/s and superior rate capability of 77.6% capacitance retention at a high scan rate of 500 mV/s. This electrode also achieves the lowest charge transfer resistance of 0.0063 Ω and excellent cycling stability (93.5% retention after 5,000 cycles) because of the improved ion conductivity by pathway formation and structural stability. The results of our work are expected to open a new route for manufacturing hybrid capacitor electrodes containing the C-CFO/ACNF electrode that can be easily prepared with a low-cost and simple process with enhanced electrochemical performance.
Kim, Sungmin;Sohn, Young-Jun;Woo, Seunghee;Park, Seok-Hee;Jung, Namgee;Yim, Sung-Dae
New & Renewable Energy
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v.17
no.2
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pp.50-58
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2021
We proposed an MEA development methodology that accurately measures intrinsic MEA performance while considering the uneven reaction environments formed inside a large-area BP. To facilitate measurement of the inherent MEA performance, we miniaturized the active area of the MEA to 3 cm2, and prepared two MEAs with different ionomer contents of 0.65 and 0.80 (I/C). By simulating the operating conditions of a 100 cm2 BP at the inlet (I), center (C), and outlet (O), the oxygen concentration and relative humidity were determined to be 20.7, 13.8, 11.7%, and 50, 66.1, and 70.1% respectively. We measured the performance and electrochemical analysis of the prepared MEAs under the three simulated conditions. Based on the results of statistical analysis of the evaluated MEA performance data, I/C 0.65 MEA had a higher average performance and lower performance deviation than I/C 0.80 MEA. Hence, it can be concluded that an I/C 0.65 MEA is a more effective MEA for large-area BP. Based on the above research process, we confirmed the effectiveness of the proposed MEA development methodology.
In this work, we developed a Nafion polymer-coated impedance sensor with two gold electrode configurations to measure the ion concentration in solution samples. The gold electrodes were fabricated through the sputtering process, followed by surface modification using Nafion polymer. The resulting sensors enable the prevention of the polarization phenomenon on the electrode surface, resulting in stable measurement of electrochemical signals. Spectroscopy and scanning electron microscopy measurements revealed that the thin film of Nafion was coated uniformly onto the surface of the gold electrode. The Nafion-coated sensor exhibited more stable impedance signals than the conventional gold electrode. It showed a highly reliable calibration curve (R2 = 0.983) of the impedance sensor using a standard sodium chloride solution. In addition, a comparison experiment between the impedance sensor and a commercial conductivity sensor was performed to measure the ion concentration of artificial tears, showing similar results for the two sensors.
Corrosion inhibitors based on Zn-Al hydrotalcites containing benzoate (ZnAlHB) with different molar ratios of Zn/Al were prepared with a co-precipitation process. Compositions and structures of the resulting hydrotalcites were studied with suitable spectroscopic methods such as inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-Vis), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and surface zeta potential measurements, respectively. Results of physico-chemical studies showed that crystallite sizes, compositions of products, and surface electrical properties were significantly changed when the molar ratio of Zn/Al was increased. The release of benzoate from hydrotalcites also differed slightly among samples. Anticorrosion abilities of hydrotalcites intercalated with benzoate at a concentration of 3 g/L on carbon steel were analyzed using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), polarization curve, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and SEM. Corrosion inhibition abilities of benzoate modified hydrotalcites in 0.1 M NaCl showed an upward trend with increasing Zn/Al ratio. The reason for the dependence of corrosion resistance on the Zn/Al ratio was discussed, including changes in the microstructure of hydrotalcites such as crystal size, density, uniformity, and formation of ZnO.
Kim, Dohyung;Kim, Geul Han;Choi, Sung Mook;Lee, Ji-hoon;Jung, Jaehoon;Lee, Kyung-Bok;Yang, Juchan
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.55
no.3
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pp.180-186
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2022
The production of hydrogen via water electrolysis (i.e., green hydrogen) using renewable energy is key to the development of a sustainable society. However, most current electrocatalysts are based on expensive precious metals and require the use of highly purified water in the electrolyte. We demonstrated the preparation of a non-precious metal catalyst based on CuCo2O4 (CCO) via simple electrodeposition. Further, an optimization process for electrodeposition potential, solution concentration and electrodeposition method was develop for a catalyst-substrate integrated electrode, which indicated the highly electrocatalytic performance of the material in electrochemical tests and when applied to an anion exchange membrane water electrolyzer.
Lithium sulfur (Li-S) batteries have attracted considerable attention as a promising candidate for next-generation power sources due to their high theoretical energy density, low cost, and eco-friendliness. However, the poor electrical conductivity of sulfur and its insoluble discharging products (Li2S2/Li2S), large volume changes, severe self-discharge, and dissolution of lithium polysulfide intermediates result in rapid capacity fading, low Coulombic efficiency, and safety risks, hindering Li-S battery commercial development. In this study, a three-dimensionally (3D) connected hierarchical porous carbon framework (HPCF) derived from waste sunflower seed shells was synthesized as a sulfur host for Li-S batteries via a chemical activation method. The natural 3D connected structure of the HPCF, originating from the raw material, can effectively enhance the conductivity and accessibility of the electrolyte, accelerating the Li+/electron transfer. Additionally, the generated micropores of the HPCF, originated from the chemical activation process, can prevent polysulfide dissolution due to the limited space, thereby improving the electrochemical performance and cycling stability. The HPCF/S cell shows a superior capacity retention of 540 mA h g-1 after 70 cycles at 0.1 C, and an excellent cycling stability at 2 C for 700 cycles. This study provides a potential biomass-derived material for low-cost long-life Li-S batteries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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