• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제3권3호
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• pp.123-134
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• 2012

The electrochemical performance of positive pole grids of lead-acid batteries made of Pb-0.08%Ca-1.1%Sn alloys without and with 0.1 wt% of each of Cu, As or Sb and with 0.1 wt% of Cu, As and Sb combined was investigated by electrochemical methods in 4.0 M $H_2SO_4$. The corrodibility of alloys under open-circuit conditions and constant current charging of the positive pole, the positive pole gassing and the self-discharge of the charged positive pole were studied. All impurities (Cu, As, Sb) were found to decrease the corrosion resistance, $R_{corr}$ after 1/2 hour corrosion, but after 24 hours an improvement in $R_{corr}$ was recorded for Sb containing alloy and the alloy with the three impurities combined. While an individual impurity was found to enhance oxygen evolution reaction, the impurities combined significantly inhibition this reaction and the related water loss problem was improved. Impedance results were found helpful in identification of the species involved in the charging/discharging and the self-discharge of the positive pole. Impurities individually or combined were found to increase the self-discharge during polarization (33-68%), where Sb containing alloy was the worst and impurities combined alloy was the least. The corrosion of the positive pole grid in the constant current charging was found to increase in the presence of impurities by 5-10%. Under open-circuit, the self-discharge of the charged positive grids was found to increase significantly (92-212%) in the presence of impurities, with Sb-containing alloy was the worst. The important result of the study is that the harmful effect of the studied impurities combined was not additive but sometimes lesser than any individual impurity.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.3-17
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• 1999

산호제의 양이 충분치 못한 밀폐된 공간에서는 화재가 발생하지 않으리라는 기대를 깨고, 다공성 물질내부에서 공극안에 있는 산화제를 이용하여 서서히 연소되는 smoldering 반응을 통하여 대형 화재가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 하나의 실제 화재 사건을 화재 조사 방법에 의하여 기술한 보고서를 바탕으로 하여 smoldering 연소가 화재의 발생에 미치는 영향을 예시하였으며, 예시된 사고의 smoldering 연소를 강제대류에 의한 하향식 역방향 smoldering으로 모델링하였다. 화학반응으로는 열분해가 없는 1 단계 반응이 채택되어, 온도 및 산화제의 공간적 분포와 smoldering의 전파속도를 수치적으로 모사하였다. 수치결과로서 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률이 반응지역의 전파속도를 결정하는 가장 우세한 인자로 파악되었다. 그러므로 smoldering 에 의한 화재 발생시 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률과의 관계를 알고 있다면 주어진 연료의 공극률에 대하여 유입되는 산화제의 양을 제어함으로써 불길로의 천이를 억제할 수 있음을 제시하고 있다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.289-296
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• 2008

산업용 밀폐형 니켈수소전지에 사용되는 수산화니켈 및 수소저장합금 전극에 대해 반쪽전지 시험에 의한 전기화학적 특성을 조사하고, 대용량 밀폐형 니켈수소전지를 제작하여 전지의 충전 효율 및 내압 특성에 대해 평가하였다. 전기화학적 특성 실험은 전지의 충방전 사이클에 따른 전지 내압 상승 억제를 목표로 수산화니켈 전극 및 수소저장합금 전극에 대해 전위주사법을 이용하여 수행하였다. 전위주사법 실험 결과, 수산화니켈 전극의 프로톤 산화 환원 반응 양태, 산소발생 거동, 그리고 수소저장합금 전극의 수소화 반응 특성을 명확히 파악할 수 있었다. 또한 산소 과전압이 높은 수산화니켈 분말과 수소 활성화 특성이 우수한 수소저장합금 분말을 사용하여 제작한 130 Ah 니켈수소전지의 충전 효율은 1 C 전류로 충전 시 98% 수준이 얻어 졌으며 과충전 시 전지 내압이 4 atm 이하로 유지됨을 확인하였다. 그리고 충방전 사이클에 의한 전지 보존 용량도 약 400 사이클에서 약 95% 수준으로 그 특성이 우수함을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권1호
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• pp.17-20
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• 2020

고성능의 산소생성반응(OER)과 수소생성반응(HER) 전기촉매 개발은 수전해 시스템의 상용화에 있어서 매우 중요하게 여겨진다. 특히 HER에 비하여 OER이 상대적으로 높은 과전압을 가지기 때문에, OER의 과전압을 효과적으로 낮추는 촉매를 개발하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는, 매우 간단한 공정을 통하여 triple perovskite 구조의 Nd_1.5Ba_1.5CoFeMnO_x 전기촉매를 합성하였으며 그 특성을 분석하였다. 합성된 Nd_1.5Ba_1.5CoFeMnO_x는 OER 뿐만 아니라 HER에서도 우수한 특성을 나타내었다. 이러한 결과를 통하여 높은 결정성을 가지는 triple perovskite 구조가 간단한 연소 합성법(combustion synthetic method)을 통하여 합성될 수 있으며 알칼리 전해질 하에서 매우 우수한 촉매특성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 높은 OER, HER 특성을 보이는 Nd_1.5Ba_1.5CoFeMnO_x triple perovskite 촉매는 수전해 시스템의 상용화에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.91-91
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• 2013

Imagine a world where we could biomanufacture hybrid nanomaterials having atomic-scale resolution over functionality and architecture. Toward this vision, a fundamental challenge in materials science is how to design and synthesize protein-like material that can be fully self-assembled and exhibit information-specific process. In an ongoing effort to extend the fundamental understanding of protein structure to non-natural systems, we have designed a class of short peptides to fold like proteins and assemble into defined nanostructures. In this talk, I will talk about new strategies to drive the self-assembled structures designing sequence of peptide. I will also discuss about the specific interaction between proteins and inorganics that can be used for the development of new hybrid solar energy devices. Splitting water into hydrogen and oxygen is one of the promising pathways for solar to energy convertsion and storage system. The oxygen evolution reaction (OER) has been regarded as a major bottleneck in the overall water splitting process due to the slow transfer rate of four electrons and the high activation energy barrier for O-O bond formation. In nature, there is a water oxidation complex (WOC) in photosystem II (PSII) comprised of the earthabundant elements Mn and Ca. The WOC in photosystem II, in the form of a cubical CaMn4O5 cluster, efficiently catalyzes water oxidation under neutral conditions with extremely low overpotential (~160 mV) and a high TOF number. The cluster is stabilized by a surrounding redox-active peptide ligand, and undergo successive changes in oxidation state by PCET (proton-coupled electron transfer) reaction with the peptide ligand. It is fundamental challenge to achieve a level of structural complexity and functionality that rivals that seen in the cubane Mn4CaO5 cluster and surrounding peptide in nature. In this presentation, I will present a new strategy to mimic the natural photosystem. The approach is based on the atomically defined assembly based on the short redox-active peptide sequences. Additionally, I will show a newly identified manganese based compound that is very close to manganese clusters in photosystem II.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권4호
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• pp.292-297
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• 2005

출발원료로 $Li_{2}CO_{3},\;Co_{3}O_{4}$와 NiO를 사용하여 고상반응법으로 $LiMO_{2}(M=Co,Ni)$를 합성하였다. $LiCoO_{2}$는 저온$T=400^{\circ}C$에서 스피넬구조를 형성하고 온도가 증가$(T\ge600^{\circ}C)$되면 층상구조로 상전이 한다. 우리는 열처리 온도와 시간을 변수로 $LiCoO_{2}$의 스피넬구조에서 층상구조로의 상전이 거동을 관찰하였다. 스피넬구조에서 층상구조로의 상전이 속도는 스피넬상의 농도에 1차 비례하고 상전이하는 활성화 에너지는 약 6.76 kcal/mol이다. 출발원료로 스피넬구조인 $Co_{3}O_{4}$ 대신 암염 구조인 CoO를 사용하면 저온$(T=500^{\circ}C)$에서부터 층상구조가 형성되고 스피넬구조는 관찰되지 않는다. $LiNiO_{2}$는 온도가 증가함에 따라 층상구조에서 암염구조로 상전이 한다. $LiNiO_{2}$의 고온상인 암염구조는 저온에서 disordering/ordering에 의해 쉽게 층상구조로 되돌아가는 상전이 거동을 보인다. 반면 $LiCoO_{2}$에서는 층상구조에서 암염구조로의 상전이가 쉽게 일어나지 않는다. 이온반경비 $Li^+/Co^{3+}$ 보다 큰 것이 $LiCoO_{2}$의 층상구조가 고온에서 $LiNiO_{2}$의 층상구조보다 더 안정할 수 있는 이유 중의 하나로 생각된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.192-202
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• 1998

영천 도수터널 내 화강암 지역의 단열대를 따라 유출되는 지하수에 대하여 지화학 및 환경동위원소 연구를 수행하였다. Ca-HCO$_3$유형에 속하는 유출수의 화학 조성은 화강암을 구성하는 규산염 광물 및 열극 충진 방해석의 지화학적 용해 반응에 의해 설명되며, 그 수문지화학적 진화는 부분적 개방계에서 진행되었음을 보여준다. 환경동위원소 연구 결과, 유출수는 모두 강수 기원으로서 적어도 1953년 이전에 함양된(즉 체류 시간이 최소 45년 이상인) 지하수임을 지시해주며, 나아가 지표로부터의 거리와 단열대의 발달 상태에 따라 부분적으로 지표수의 혼입이 진행되고 있음을 지시한다. 지화학 반응 경로 모델인 CHILLER를 이용하여 본 지역 화강암 지하수의 수문지화학적 진화를 모델링 하였다. 그 결과, $Ca^{2＋}$, $Na^{＋}$, HCO$_3$$^{-}$ 및 pH는 규산염 광물 및 방해석의 용해 작용과 더불어 점차 증가되는 반면, $Mg^{2＋}$ 및 $K^{＋}$는 각각 몬트모릴로나이트와 백운모의 2차 생성과 더불어 감소됨을 보여준다. 2차 광물의 생성 순서는 적철석, 깁사이트, 카올리나이트, 몬트모릴로나이트, 백운모, 장석의 순이다. 모델링 결과는 유출수의 물리화학적 분석값과 2차 광물의 동정 결과와도 잘 일치한다. 따라서, 이러한 물-암석 상호 반응 모델링을 비교적 복잡한 암반 지하수의 수문지화학적 진화 해석에 타당성 있게 적용할 수 있음을 보여준다.

• 전기화학회지
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• 제11권2호
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• pp.115-119
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• 2008

본 논문은 니켈수소전지의 양극 재료인 수산화니켈의 단일 입자 및 코발트 금속산화물에 의해 표면처리 된 수산화니켈 단일 입자에 대해 각각 알카리 전해액 중의 LiOH 첨가 효과를 마이크로전극 측정시스템을 사용하여 평가하였다. 전위 주사법에 의해 실험한 결과, 수산화니켈 입자에 대한 산화환원 반응과 산소발생 반응에 대한 전기화학적 거동을 보다 명확히 확인 할 수 있었다. 특히, LiOH 첨가에 의해 관찰되는 특징적인 변화는 환원전류 피크가 매우 낮고 브로드하게 반응하는 것으로서, LiOH가 수산화니켈 입자의 격정 구조에 영향을 주어 전기화학적 반응특성에 관여함을 알 수 있다. 그러나 표면 개질 하지 않는 수산화니켈 입자에 LiOH를 첨가 할 경우 용량 및 사이클 특성이 동시에 저하하는 경향을 의였다. 그러나 코발트 금속 산화물로 표면 개질 한 수산화니켈 입자의 경우, LiOH 첨가에 의해 용량 및 싸이클 특성이 향상되는 현상이 관찰 되었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권4호
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• pp.265-273
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• 2017

Solid-state alkaline water electrolysis is a promising method for producing hydrogen using renewable energy sources such as wind and solar power. Despite active investigations of component development for anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE), understanding of the device performance remains insufficient for the commercialization of AEMWE. The study of assembled AEMWE devices is essential to validate the activity and stability of developed catalysts and electrolyte membranes, as well as the dependence of the performance on the device operating conditions. Herein, we review the development of catalysts and membranes reported by different AEMWE companies such as ACTA S.p.A. and Proton OnSite and device operating conditions that significantly affect the AEMWE performance. For example, $CuCoO_x$ and $LiCoO_2$ have been studied as oxygen evolution catalysts by Acta S.p.A and Proton OnSite, respectively. Anion exchange membranes based on polyethylene and polysulfone are also investigated for use as electrolyte membranes in AEMWE devices. In addition, operation factors, including temperature, electrolyte concentration and acidity, and solution feed methods, are reviewed in terms of their influence on the AEMWE performance. The reaction rate of water splitting generally increases with increase in operating temperature because of the facilitated kinetics and higher ion conductivity. The effect of solution feeding configuration on the AEMWE performance is explained, with a brief discussion on current AEMWE performance and device durability.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권12호
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• pp.1177-1182
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• 2003

BaTiO$_3$ 분말에 흑연 분말을 첨가하여 BaTiO$_3$계 가스센서용 다공성 감지물을 제조하였으며, 이 감지물의 결정구조와 미세구조를 연구하였다. 이 감지물 소성체는 정방정 perovskite 결정구조를 가지고 있었다 흑연 분말의 첨가량이 증가함에 따라 소성체의 기공도가 증가하였다. 이것은 소성 시 흑연 분말과 산소가 발열반응하여 CO 및 $CO_2$ 가스를 생성하고, 이 가스가 휘발하였기 때문이라고 생각된다. 제조한 BaTiO$_3$계 소성체는 대기에서 측정한 저항과 CO 가스에서 측정한 저항이 고온( >∼20$0^{\circ}C$)에서 큰 차이를 나타내고 있으며 온도가 증가함에 따라 차이가 커짐을 관찰하였다. 소성체 기공도의 증가에 따른 반응 site의 증가로 인하여 소성체의 표면흡착기인 $O_2$$^{-}$와 CO 가스의 반응과, 소성체에 있는 $O^{-}$와 CO 가스의 반응이 활발하기 때문에 CO 가스의 민감도가 크게 증가하였다. 본 연구에서 제조된 다공성 BaTiO$_3$계 세라믹스는 CO 가스센서의 감지물 재료로써 유망하다고 생각된다.