• 제목/요약/키워드: $CO_2$ diffusion coefficient

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연료전지의 수소저장용 합금에 대한 수소확산반응의 속도론적 해석 (Kinetic Parameter Analysis of Hydrogen Diffusion Reaction for Hydrogen Storage Alloy of Fuel Cell System)

  • 김호성
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.45-49
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    • 2006
  • 본 논문은 마이크로 전극 시스템에 의하여 연료전지 및 Ni-MH 전지로의 응용을 가정한 $AB_5$계 수소저장합금인 $MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3}$의 단일 입자에 대하여 전기화학적인 평가를 수행하였다. 즉 Carbon fiber 마이크로 전극을 합금 입자 한개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고, 합금 입자 내에서 수소원자의 겉보기 화학적 확산계수를 계산하기 위하여 Potential-Step 실험을 실시하였다. 여기에서 사용되는 합금입자는 치밀하고 전도성이 있는 구형이므로 데이터 해석을 위해 구형확산 모델을 적용하였다. 실험결과로서 겉보기 확산계수($D_{app}$)는 수소 흡장 및 방출되는 전 과정에서 $10^{-9}$$10^{-10}[cm^2/s]$ 수준인 것으로 확인되었다. 마이크로 전극 측정 시스템에 의한 단일 입자의 전기화학적 평가는 기존의 Composite Film 전극에 비해 수소저장합금에 대해 보다 상세하고 정확한 정보를 쉽게 얻을 수 있었다.

콘크리트 중으로의 $CO_2$ 확산에 관한 실험연구 (The Experimental Study on $CO_2$ Diffusivity in Concrete)

  • 오병환;정상화;이명규
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.163-168
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    • 2002
  • Through the developing measuring system of gas diffusivity, the experiments on carbon dioxide diffusivity in concrete carry out. From this, some important results was achieved. First, the times of reaching the steady state condition don't depend on the water/cement ratio with linearity. But, for the 0.42 w/c ratio the duration of the non-steady state condition is long. Second, in constant relative humidity, the diffusion coefficient shows linearity for the w/c ratio. Third, for the same w/c ratio, the influence of relative humidity on the diffusivity is very large. This shows the importance of the environmental condition for the carbonation. This study on $CO_2$ diffusivity in concrete is the first attempt within a country and will be important data.

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초경합금에 나노결정질 다이아몬드 코팅 시 금속 중간층의 효과 (Effect of Metal Interlayers on Nanocrystalline Diamond Coating over WC-Co Substrate)

  • 나봉권;강찬형
    • 한국표면공학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.68-74
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    • 2013
  • For the coating of diamond films on WC-Co tools, a buffer interlayer is needed because Co catalyzes diamond into graphite. W and Ti were chosen as candidate interlayer materials to prevent the diffusion of Co during diamond deposition. W or Ti interlayer of $1{\mu}m$ thickness was deposited on WC-Co substrate under Ar in a DC magnetron sputter. After seeding treatment of the interlayer-deposited specimens in an ultrasonic bath containing nanometer diamond powders, $2{\mu}m$ thick nanocrystalline diamond (NCD) films were deposited at $600^{\circ}C$ over the metal layers in a 2.45 GHz microwave plasma CVD system. The cross-sectional morphology of films was observed by FESEM. X-ray diffraction and visual Raman spectroscopy were used to confirm the NCD crystal structure. Micro hardness was measured by nano-indenter. The coefficient of friction (COF) was measured by tribology test using ball on disk method. After tribology test, wear tracks were examined by optical microscope and alpha step profiler. Rockwell C indentation test was performed to characterize the adhesion between films and substrate. Ti and W were found good interlayer materials to act as Co diffusion barriers and diamond nucleation layers. The COFs on NCD films with W or Ti interlayer were measured as less than 0.1 whereas that on bare WC-Co was 0.6~1.0. However, W interlayer exhibited better results than Ti in terms of the adhesion to WC-Co substrate and to NCD film. This result is believed to be due to smaller difference in the coefficients of thermal expansion of the related films in the case of W interlayer than Ti one. By varying the thickness of W interlayer as 1, 2, and $4{\mu}m$ with a fixed $2{\mu}m$ thick NCD film, no difference in COF and wear behavior but a significant change in adhesion was observed. It was shown that the thicker the interlayer, the stronger the adhesion. It is suggested that thicker W interlayer is more effective in relieving the residual stress of NCD film during cooling after deposition and results in stronger adhesion.

Improved Tri-iodide Reduction Reaction of Co-TMPP/C as a Non-Pt Counter Electrode in Dye-Sensitized Solar Cells

  • Kim, Jy-Yeon;Lee, Jin-Kyu;Han, Sang-Beom;Lee, Young-Woo;Park, Kyung-Won
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제1권2호
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    • pp.75-80
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    • 2010
  • We report Co-tetramethoxyphenylporphyrin on carbon particles (Co-TMPP/C) as a non-Pt catalyst for tri-iodide reduction in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The presence of well-dispersed carbon and cobalt source in the catalyst surface is confirmed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray analysis. In the C 1s, Co 2p, and N 1s peaks measured by X-ray photoelectron spectroscopy, the C-N, Co-$N_4$, and N-C are assigned to the component at 285.7, 781.8, and 401 eV, respectively. Especially, the Co-TMPP/C shows improved current density, diffusion coefficient, and charge-transfer resistance in the ${I_3}^-/I^-$ redox reaction compared to conventional catalysts. Furthermore, in the DSSCs performance, the Co-TMPP/C shows increased short circuit current density, higher open circuit voltage, and improved cell efficieny in comparison with Pt/C.

동수역학모형의 매개변수 산정 (Evaluation of Parameters in Hydrodynamic Model)

  • 윤태훈;이종욱;제갈선동
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제33권1호
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    • pp.39-50
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    • 2000
  • 일반적으로 동수역학 모형은 마찰인자(조도계수 또는 Chezy계수)와 와점성계수를 필요로 하고 수치계산에서 이들 계수의 갑은 통상 가정 또는 반복계산을 통하여 결정된다. 수치모형에서 와점성계수는 물리적인 확산뿐만 아니라 수치점성의 효과도 가지고 있어서 수치계산의 안정성에 영향을 미치므로 이들 계수의 일관된 결정방법이 필요하다. 수위 및 유량자료, 1차원 모형인 HEC-2와 NETWORK, 2차원 모형인 SMS를 이용하여 한강하류 구간에 대한 조도계수의 산정결과와 와점성 계수의 산정식이 제시되었으며 실측수위와 비교를 통해 검증되었다.

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New Design of Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2 Nano-bush Structure as Cathode Material through Electrospinning

  • Nam, Yun-Chae;Lee, Seon-Jin;Kim, Hae-In;Son, Jong-Tae
    • 전기화학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.1-6
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    • 2021
  • In this study, new morphology of NCA cathode material for lithium ion batteries was obtained through the electrospinning method. The prepared NCA nanofibers formed a nano-bush structure, and the primary particles were formed on the surface of the nanofibers. The embossing primary particles increased the surface area thus increasing the reactivity of lithium ions. The nano-bush structure could shorten the Li+ diffusion path and improve the Li+ diffusion coefficient. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that the synthesized material consisted of nanofibers. The surface area of the nanofibers increased by primary particles was measured using atomic force microscopy (AFM). X-ray diffraction (XRD) analysis was carried out to determine the structure of the NCA nanofibers.

폴리스티렌 막에서 $CO_2$의 수착과 확산 (Sorption and Diffusion of Carbon Dioxide in Polystyrene Membrane)

  • Kim, You-Whan;Cho, Du-Hyun;Bae, Seong-Youl;Kumaawa, Hidehiro
    • 멤브레인
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    • 제3권2호
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    • pp.79-82
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    • 1993
  • 유리전이온도가 $95^{\circ}C$인 폴리스티렌 균질막에서 $CO_2$의 수착과 투과실험을 온도는 $60^{\circ}C$C, 수착실험은 1.6 MPa 범위, 투과실험은 2.5 MPa 범위 내에서 각각 행하였다. 낮은 기체압력하에서는 수착등온선이 dual-mode sorption model에 일치하였으나 1.3 MPa 이상에서는 직선이었고, 직선부분은 원점까지 외삽되었다. 평균투과계수의 압력의존성은 dual-mode mobility model로부터 위로 편기되었다. 수착등온선으로부터 폴리스티렌 막은 1.3 MPa의 기체압력에서 수착된 $CO_2$의 가소화거동에 의해서 유리전이가 일어난다는 것을 알았고, 이는 평균투과계수의 증가와 일치하였다.

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Cathodic Properties of $LiCoO_2$ Synthesized by a Sol-Gel Method for Lithium Ion Battery

  • 조봉준;정의덕;심윤보
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제19권1호
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    • pp.39-44
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    • 1998
  • $LiCoO_2$ powder was synthesized in an aqueous solution by a sol-gel method and used as a cathode active material for a lithium ion rechargeable battery. The layered $LiCoO_2$ powders were prepared by igniting in air for 12 hrs at 600 ℃ $(600-LiCoO_2)$ and 850 ℃ $(850-LiCoO_2)$. The structure of the $LiCoO_2$ powder was assigned to the space group R bar 3 m (lattice parameters a=2.814 Å and c=14.04Å). The SEM pictures of $600-LiCoO_2$ revealed homogeneous and fine particles of about 1 μm in diameter. Cyclic voltammograms (CVs) of $600-LiCoO_2$ electrode displayed a set of redox peaks at 3.80/4.05 V due to the intercalation/deintercalation of the lithium ions into/out of the $LiCoO_2$ structure. CVs for the $850-LiCoO_2$ electrode had a major set of redox peaks at 3.88/4.13 V, and two small set of redox peaks at 4.18/4.42 V and 4.05/4.25 V due to phase transitions. The initial charge-discharge capacity was 156-132 mAh/g for the $600-LiCoO_2$ electrode and 158-131 mAh/g for the $850-LiCoO_2$ electrode at the current density of 0.2 mA/cm2. The cycleability of the cell consisting of the $600-LiCoO_2$ electrode was better than that of the $850-LiCoO_2$. The diffusion coefficient of the $Li^+$ ion in the $600-LiCoO_2$ electrode was calculated as $4.6{\times}10^{-8}\; cm^2/sec$.

콜드조인트 및 재하 응력을 고려한 탄산화에 노출된 OPC 콘크리트의 확률론적 내구수명평가 (Probabilistic Service Life Evaluation for OPC Concrete under Carbonation Considering Cold Joint and Induced Stress Level)

  • 권성준
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제23권6호
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    • pp.45-52
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    • 2019
  • 이산화탄소 농도가 높은 도심지의 경우 탄산화로 인한 철근부식이 발생하기 쉬우며 이는 콘크리트 구조물의 내구수명을 감소시킨다. 콘크리트 구조물의 경우 다양한 구속조건을 가지며 항상 외부의 재하하중을 받고 있다. 도입된 응력수준은 이산화탄소와 같은 유해인자의 확산을 변화시키며 탄산화 깊이의 변동성을 야기한다. 본 연구에서는 응력재하수준에 따른 탄산화 변동성을 정량화하였으며, 이를 이용하여 탄산화 예측식을 도출하였다. 내구성 설계인자인 피복두께, 이산화탄소 확산계수, 탄산화 반응 수화물, 그리고 외부 이산화탄소 농도를 확률변수로 정의하였으며, MCS을 통하여 영향인자의 변동성에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 응력수준에 따라 변화하는 내구수명을 도출하였으며, 이를 결정론적인 방법의 결과와 비교하였다. 피복두께 및 내부 수화물 생성이 내구수명 변동성에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 응력수준을 고려한 내구수명평가는 유지관리 우선순위 설정에 합리적으로 적용할 수 있다.

탄산화에 노출된 GGBFS 콘크리트의 콜드 조인트 및 하중 재하를 고려한 확률론적 내구수명 해석 (Probabilistic Service Life Analysis of GGBFS Concrete Exposed to Carbonation Cold Joint and Loading Conditions)

  • 김태훈;권성준
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.39-46
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    • 2020
  • 탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.