• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.11a
• /
• pp.306-308
• /
• 2007

Poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME)/fumed silica/ 1-methyl -3-propylimidazolium iodide (MPII)/$I_2$ mixtures were used as polymer electrolytes in solid state dye-sensitized solar cells (DSSCs). The contents of MPII were changed and the concentration of $I_2$ was fixed at 0.1 mole% with respect to the MPII. The maximum ionic conductivity was obtained at [EG]:[MPII]:[$I_2$]=10:1.5:0.15. It was supposed that the maximum of ionic conductivities would match with that of cell efficiencies, if the ionic conductivity is a rate determining step in the sol id state DSSCs. However, the maximum composition did not show the maximum solar cell performance, indicating the mismatch between ionic conductivity and cell performance. This suggests that the ionic conductivity may not be the rate controlling step in determining the cell efficiency in these experimental conditions, whereas other parameters such as the electron recombination might play an important role. Thus, we tried to modify the surface of the $TiO_2$ particles by coating a thin metal oxide such as $Al_2O_3$ or $Nb_2O_5$ layer to prevent electron recombination. As a result, the maximum of the cell efficiency was shifted to that of the ionic conductivity. The peak shifts were also attempted to be explained by the diffusion coefficient and the lifetime of electrons in the $TiO_2$ layer.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.4 no.3
• /
• pp.22-29
• /
• 1995

Lithium ionic solid electrolyte was synthesized at $60^{\circ}C$ in $N_{2}$ ambience by sol-gel method, using tetraethyl orthosilcate, lithium methoxide, zirconium n-propoxide, and tributyle phosphate as precursors. The prepared material was dried and crushed into powder, and it was pressed into disk type samples. These samples were sintered at $900^{\circ}C{\sim}1100^{\circ}C$ for 50 hours. The physical characteristics of the samples were investigated by TG/DTA, SEM, AES and XRD methods. $CO_{2}$ sensor based on lithium ionic solid electrolyte was fabricated and its operational characteristics were measured. The sensing characteristics of the sensor sintered at $1000^{\circ}C$ shows the variation of e.m.f. about $35{\sim}63\;mV/decade$ for the variation of $CO_{2}$ concentration at $200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$ of operating temperature, and good linearity for $300{\sim}6000\;ppm$.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.48 no.4
• /
• pp.519-533
• /
• 2010

Activity oefficients and solubilities of L-Alanine in aqueous solutions containing each of four electrolytes(NaCl, KCl, $NaNO_3$ and $KNO_3$) were measured at 298.15 K. The measurements of activity coefficients were carried out in the electrochemical cell coupled with two ion-selective electrodes(cation and anion), and the solubilities were measured by the gravimetric analysis of saturated solutions in equilibrium with the solid phase of L-alanine. To model the activity coefficients and solubilities of amino acid in the amino acid/electrolyte aqueous solutions, thermodynamic relations of the residual Helmholtz free energy in the amino acid/electrolyte aqueous solutions were developed based on the perturbed-chain statistical associating fluid theory(PC-SAFT) combined with the primitive mean spherical approximation(primitive-MSA). In the present model, it is assumed that the zwitterions of L-alanine are associated with each other and cross-associated with water molecules, and also cross-associated with the cation and anion dissociated from an electrolyte(inorganic salt). The activity coefficients and solubilities of L-Alanine calculated from the theoretical model proposed in this work are found to be well agreeable with experimental data.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.164-168
• /
• 2014

The sodium-sulfur batteries which operate at $350^{\circ}C$ have been mainly used in the field of energy storage system. This batteries consist of liquid sodium anode, sulfur cathode and ${\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina solid electrolyte. The conditioning process for stabilization of the batteries is essential since the cells show considerable fluctuation of discharge voltage at the beginning of discharge/charge cycles. It is found that one of the reasons of the fluctuation is the gradual change of contact area between molten sodium and solid electrolyte.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.24-27
• /
• 2009

Solid-state dye-sensitized solar cells (DSSCs) have been constructed employing supramolecular electrolytes with multiple hydrogen bonding. A supramolecule was facilely synthesized by one-pot reaction between the amines of methyl isocytosine (MIC) and the epoxy groups of poly(ethylene glycol diglycidyl ether) (PEGDGE) to produce quadruple hydrogen bonding units. Hydrogen bonding interactions and dissolution behavior of salt in supramolecular electrolytes are investigated. The ionic conductivity of the supramolecular electrolytes with ionic liquid, i.e. 1-methyl-3-propylimidazolium iodide (MPII) reaches $8.5{\times}10^{-5}$ S/cm at room temperature, which is higher than that with metal salt (KI). A worm-like morphology is observed in the FE-SEM micrographs of $TiO_2$ nanoporous layer, due to the connection of $TiO_2$ nanoparticles resulting from adequate coating by electrolytes. DSSCs employing the supramolecular electrolytes with MPII and KI exhibit an energy conversion efficiency of 2.5 % and 0.5 %, respectively, at 100 $mW/cm^2$, indicating the importance of the cation of salt. Solar cell performances were further improved up to 3.7 % upon introduction of poly(ethylene glycol dimethyl ether) (PEGDME) with 500 g/mol.

• Membrane Journal
• /
• v.29 no.3
• /
• pp.164-172
• /
• 2019

In this work, we demonstrate a facile process to prepare an electrolyte membrane for the supercapacitor based on a graft copolymer consisting of starch and poly(acrylonitrile) (PAN). The graft copolymer (starch-g-PAN) was synthesized via free radical polymerization initiated by ceric ions. The starch-g-PAN was dissolved in ionic liquid, i.e. 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide (EMIM DCA) without any organic solvents at room temperature. The gelation of polymer electrolyte membranes occurred by applying high temperature, i.e. $100^{\circ}C$ for 1 hour. The resultant electrolyte membrane was flexible and thus applied to flexible solid supercapacitors. The performance of the supercapacitor based on starch-g-PAN graft copolymer electrolyte reached 21 F/g at a current density of 0.5 A/g. The cell also showed high cyclic stability with 86% of retention rate within 10,000 cycles. The preparation of starch-g-PAN based polymer electrolyte membrane provides opportunities for facile fabrication of flexible solid supercapacitors with good performance.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.3 no.2
• /
• pp.40-49
• /
• 1994

Potentiometric cell oxygen sensors using $CaF_{2}$ were fabricated for monitering the oxygen partial pressure in the low temperature range ($300^{\circ}C{\sim}$500^{\circ}C). The disk type oxygen sensors consist of a reference electrode: Air($O_{2}:21%$)|Pt, a solid electrolyte $CaF_{2}$, and a sensing metel Pt electrode. And the change in open circuit emf of the disk type cell was about 45mV for the oxygen concentration range, $0.1%{\sim}10%$, at the cell temperature of $400^{\circ}C$. Also, the reference electrode incorporated type sensor showed the change of 40mV for 0.1% to 10% oxygen partial pressure range.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.51-51
• /
• 2011

1991년 스위스연방기술원(EPFL) 화학과 교수 Michae Gratzel이 발명한 염료감응 태양전지 (DSSC)는 값싼 원료와 저가공비 면에서 가장 경쟁력 있는 기술의 하나로 큰 기대를 받고 있다. 염료감응 태양전지의 특징은 전극기판의 재료나 염료를 바꿈으로서 형상이나 색체에 다양성을 갖도록 할 수 있다. 일반적인 염료감응 태양전지의 원리는 태양광이 염료 분자에 흡수, 염료는 여기상태가 되어 전자를 n형 반도체인 $TiO_2$의 전도대로 흘리고, 전자는 TCO전극으로 이동하여 외부 부하에 전기 에너지를 전달하고 상대전극으로 이동, 염료는 $TiO_2$에 전달한 전자 수만큼 전해질로부터 전자를 공급 받아 원래의 상태로 돌아가게 되는 원리에 의하여 발전된다. 전해질로는 $I^-/I_3^-$와 같이 산화-환원 종으로 구성되어 있으며, $I^-$ 이온의 source로는 LiI, NaI,이미다졸리움 요오드 등이 사용되며, $I_3^-$는 이온은 $I_2$를 용매에 녹여 생성시킨다. 전해질 매질은 acetonitrile과 같은 액체 또는 PVdF와 같은 고분자가 사용될 수 있다. 액체형의 경우 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 움직여 염료의 재생을 원활하게 도와주기 때문에 높은 에너지 변환 효율이 가능하지만, 전극 간의 접합이 완벽하지 못할 경우 누액의 문제를 가지고 있다. 반면, 고분자를 매질로 채택할 경우에는 누액의 염료는 없지만 산화-환원 종의 움직임이 둔화되어 에너지 변환 효율에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서 고분자 전해질을 사용할 경우에는 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 설계하는 것이 필요하다. 본 연구는 염료감응 태양전지에서 가장 큰 문제가 되고 있는 고체 전해질의 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 dimethylsulfoxide solvent 에 녹말 일정량을 녹여 Starch-$I_2$ complex 를 시켜주므로, 광 전압{\cdot}{\cdot}$전가 증가되었으며, 전지의 안정성이 향상되었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.36 no.8
• /
• pp.791-798
• /
• 1999

The preparation method of yttria-stabilized zirconia(YSZ) thin film for an anode support type solid oxide fuel cell(SOFC) by electrophoretic deposition(EPD) and dip-coating was studied. And the difference in both preparation method was investigated through basic understanding of processing parameters which may significantly affect weight microstruxcture and defect of film. In dip-coating the thickness of film increased with time until 30 s and then the weight of film decreased with time due to particle falling off from the coagulated film. In EPD although the weight of film increased with time and applied constant-current sagging of the film was observed when the applied current was less that 0.035 mA/$cm^2$ and more than 120 s. Since YSZ thin film by EPD on porous substrate was dense smooth and homogeneous it was expected to be suitable for the electrolyte of an anode support type SOFC.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 1999.10a
• /
• pp.1-2
• /
• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.