• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.640-647
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• 2006

도금공장에서 발생하는 폐수에는 니켈 등 중금속이 고농도로 함유되어 있어 그 처리가 매우 어려운 편이며, 최근에는 공해물질의 발생을 사전에 예방하는 공정을 도입하거나, 발생된 폐수 및 폐기물을 적절히 처리하여 재활용하는 청정기술이 도입되는 추세이다. 본 연구에서는 니켈 도금 공정에서 발생되는 폐수를 대상으로 이온교환과 전기투석 공정을 이용하여 니켈의 회수가능성 및 효율을 평가하였다. 이온교환수지 5 종을 이용한 이온교환 실험결과 S 1467(gel-type 강산성 양이온 교환수지)의 교환용량이 가장 높았으며 재생실험결과 4 N HCl을 재생재로 사용한 경우에서 재생율 및 재생농도가 가장 높았다. 전류밀도, 전극액 농도, 농축액 및 전극액 유량을 변화시켜가며 운전한 전기투석 실험결과 최적의 운전조건은 전류밀도 $250A/m^2$, 전극액 농도 2 N $H_2SO_4$, 전극액 및 농축액 유량 30 mL/min였다. 이온교환수지 500 mL를 사용한 이온교환 scale-up 실험결과 S 1467 수지의 교환용량은 1.88 eq/L resin, 재생율은 93.7% 이었고 cell pair 수를 2개로 증가시킨 전기투석의 scale-up 실험결과, 농축 및 희석효율은 증가하였으나, 전류효율은 일정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.1-5
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• 2018

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)가 실제 구동되는 고전류밀도 범위까지 임피던스를 분석해 이온전도도에 대해 연구하였다. 가스확산층(GDL)유무가 임피던스에 미치는 영향을 수소투과도 측정에 의해 간접적으로 검토하였다. 저전류 범위(<$80mA/cm^2$)에서 상대습도(RH)가 60% 이상 높을 때는 고분자 막의 수분 함량이 충분해 막의 이온전도도가 전류 변화의 영향을 받지 않았다. 그러나 RH가 낮을 때는 전류밀도가 증가하면서 수분 생성에 의해 이온전도도가 증가했다. 고전류 영역($100{\sim}800mA/cm^2$)에서 HFR (High Frequency Resistance)로 구한 막의 이온전도도 실험값과 수치해석에 의해 구한 값을 비교하였다. RH 100%에서는 실험값과 모사한 값 모두 전류 변화에 영향을 받지 않고 일정한 이온전도도를 유지함을 보였다. RH 30~70%에서는 전류밀도 증가에 따라 이온전도도가 증가하다 일정해 지는 경향을 나타냈다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.378-385
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• 2014

In this research, we investigate electrical performance and electrochemical properties of graphene supported Pt (Pt/G) and PtM (M = Ni and Y) alloy catalysts (PtM/Gs) that are synthesized by modified polyol method. With the PtM/Gs that are adopted for oxygen reduction reaction (ORR) as cathode of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), their catalytic activity and ORR performance and electrical performance are estimated and compared with one another. Their particle size, particle distribution and electrochemically active surface (EAS) area are measured by TEM and cyclic voltammetry (CV), respectively. On the other hand, regarding ORR activity and electrical performance of the catalysts, (i) linear sweeping voltammetry by rotating disk electrode and rotating ring-disk electrode and (ii) PEMFC single cell tests are used. The TEM and CV measurements demonstrate particle size and EAS of PtM/Gs are compatible with those of Pt/G. In case of PtNi/G, its half-wave potential, kinetic current density, transferred electron number per oxygen molecule and $H_2O_2$ production % are excellent. Based on data obtained by half-cell test, when PEMFC singlecell tests are carried out, current density measured at 0.6V and maximum power density of the PEMFC single cell employing PtNi/G are better than those employing Pt/G. Conclusively, PtNi/Gs synthesized by modified polyol shows better ORR catalytic activity and PEMFC performance than other catalysts.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권11호
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• pp.25-35
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• 2000

금속-산화막-반도체 소자의 산화막에 존재하는 느린 준위에 의한 전류반응 특성을 양방향 전류-전압 측정기술을 적용하여 분석하였다. 게이트 바이어스에 따라 나타나는 충전 및 방전시의 순간전류를 유지시간, 지연시간, 전자주입 방향 및 전자주입량, 그리고 전자 주입후 상온 방치시간의 함수로서 조사하였다. 느린 준위의 전하교환에 따른 전류 성분을 게이트 전압에 따라 실리콘 내 캐리어의 이동에 의해 나타나는 변위전류와 분리하여 해석하였다. 충전 및 방전시 나타나는 전하교환 전류는 산화막내 정전하 밀도뿐만 아니라 계면준위 밀도에도 크게 의존이 되며, 본 연구에서는 느린 준위의 전하교환 메카니즘을 제시하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제9권6호
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• pp.281-288
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• 2010

This study examined the carbon corrosion at Pt/C interface in proton exchange membrane fuel cell environment. The Pt nano particles were electrodeposited on carbon substrate, and then the corrosion behavior of the carbon electrode was examined. The carbon electrodes with Pt nano electrodeposits exhibited the higher oxidation rate and lower oxidation overpotential compared with that of the electrode without Pt. This phenomenon was more active at $75^{\circ}C$ than $25^{\circ}C$. In addition, the current transients and the corresponding power spectral density (PSD) of the carbon electrodes with Pt nano electrodeposits were much higher than those of the electrode without Pt. The carbon corrosion at Pt/C interface was highly accelerated by Pt nano electrodeposits. Furthermore, the polarization and power density curves of PEMFC showed degradation in the performance due to a deterioration of cathode catalyst material and Pt dissolution.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권3호
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• pp.190-198
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• 2016

Application of fuel cell to produce renewable energy for commercial purpose is limited by the high cost of Pt based electrode materials. Development of inexpensive, high energetic electrode is the need of the hour to produce pollution free energy using bio-fuel through a fuel cell. Ni-Cu and Ni-CeO₂-Cu electrode materials, electro synthesized by pulse current have been developed. The surface morphology of the electrode materials is controlled by different deposition parameters in order to produce a high current from the electro-oxidation of the fuel, the ethanol. The developed materials are electrochemically characterized by Cyclic Voltammetry (CV), Chronoamperometry (CA) and Potentiodynamic polarization tests. The results confirm that the high current is due to their enhanced catalytic properties viz. high exchange current density (i₀), low polarization resistance (R_p) and low impedance. It is worthwhile to mention here that the addition of CeO₂ to Ni-Cu has outperformed Pt as far as the high electro catalytic properties are concerned; the exchange current density is about eight times higher than the same on Pt surface. The morphology of the electrode surface examined by SEM and FESEM exhibits that the grains are narrow and sub spherical with 3D surface, containing vacancies in between the elongated grains. The fact has enhanced more surface area for electro oxidation of the fuel, giving rise to an increase in current. Presence of Ni, CeO₂, and Cu is confirmed by the XRD and EDXS. Fuel cell fabricated with Ni-CeO₂-Cu material electrode is expected to produce clean electrical energy at cheaper rates than conventional one, using bio fuel the derived from biomass.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3440-3445
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• 2007

For proton exchange membrane fuel cell, it is very important to design the flow channel on separation plate optimally to maximize the current density at same electrochemical reaction surface and reduce the concentration polarization occurred at high current density. In this paper, three dimensional computation model including anode and cathode domain together was developed to examine effects of flow patterns and operation conditions such as humidity and operating temperature on performance of fuel cell. Results show that voltage at counter flow condition is higher than that at coflow condition in parallel and interdigitated flow pattern. And fuel cell with interdigitated flow pattern which has better mass transport by convection flow through gas diffusion layer has higher performance than with parallel flow pattern but its pressure drop is increased such that the trade off between performance and pressure drop should be considered for selection of flow pattern of fuel cell.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.149-154
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• 2010

전기분해와 공침법을 이용한 해수 중의 납 제거 가능성에 대하여 실험하였다. 전기분해조는 음이온교환수지를 채운 격막으로 분리되었다. 전기분해가 진행됨에 따라 음극식의 pH는 상승하여 콜로이드 형태의 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$이 생성되었다. 넓은 표면적을 가지는 콜로이드 입자는 납 이온을 흡착하여 침천되었다. 전류밀도를 변화시키면서 바닷물의 전기분해하였으며 바닷물에 남아있는 Mg, Ca, Pb의 양을 적정법과 ASV 방법을 이용하여 측정하였다. 전류밀도와 pH가 증가함에 따라 바닷물 중의 납은 대부분 효과적으로 제거되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제32권6호
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• pp.595-604
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• 2000

Flow-Accelerated Corrosion Behavior of SA106 Gr.C steel in room temperature alkaline solution simulating the CANDU primary water condition was studied using Rotating Cylinder Electrode. Systems of RCE were set up and electrochemical parameters were applied at various rotating speeds. Corrosion current density decreased up to pH 10.4 then it increased rapidly at higher pH. This is due to the increasing tendency of cathodic and anodic exchange half-cell current. Corrosion potential shifted slightly upward with rotating velocity. Passive film was formed from pH 9.8 by the mechanism of step oxidation and the subsequent precipitation of ferrous species into hydroxyl compound. Above pH 10.4, the film formation process was active and the film became stable. Corrosion current density showed increment in pH 6.98 with the rotating velocity, while it soon saturated from 1000 rpm above pH 9.8. This seems that activation process which represents formation of passive film on the bare metal surface controls the entire corrosion process

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.175-186
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• 2005

전기투석 공정에서 이온교환막 표면에 형성되는 스케일 영향을 조사하기 위해 장기간 동안 운전되었다. 탈염공정 동안, $Ca^{2+}$과 $SO_4^{2-}$ 이온의 농도는 농축실에서 연속적으로 증가하였으며 양이온교환막(Neosepta CMX)표면에 침전이 발생하였다. 초기 스케일 형성동안, 공정성능과 막 특성의 변화는 농축실 염농도 증가에 기인하여 일어나는 양이온교환막의 하계전류밀도가 감소하는 것을 제외하곤 미미하였다. 공정운전이 진행됨에 따라 양이온교환막의 한계전류밀도는 물의 해리 현상이 진행되어 $300\;A/m^2$까지 감소하였다. 막 오염은 농축실에서 양이온교환막 표면에 형성된 스케일과 물의 해리현상에 의해 유발된다는 결론을 얻었으며, 이러한 스케일 형성은 $CaSO_4$의 용해도에 의해 예측 가능한 것을 알 수 있었다.