• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.88.2-88.2
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• 2012

활성 물질의 원활한 확산을 위한 경사형 마이크로 기공과 넓은 반응 면적을 제공하는 나노 기공을 동시에 가지는 하이브리드 다공성 구리의 전기화학적 합성법이 보고된 이후, 이를 기능성 전기화학 장치에 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만, 구리는 일반적으로 전기화학적 비활성 물질이기 때문에 전극 활물질로서 직접 활용되는 것은 극히 제한적이다. 또한, 전해 도금에 의하여 합성되므로 비전도성 기재 위에 형성이 불가능하여, 비전도성 기재가 기본이 되는 장치에 적용하는 것 역시 어렵다. 본 연구에서는 전해 도금법을 기본으로 하여 마이크로-나노 하이브리드 다공성 구조를 가지는 니켈을 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성하였다. 전도성 기재 위에 제조된 니켈의 구조는 전반적으로 기존의 다공성 구리와 거의 유사하였으나 마이크로 기공의 밀도와 수지상의 형태에 있어 차이점을 보였다. 비전도성 기재 위에 형성된 니켈의 경우에는 중간 열처리 과정으로 인해 나노 수지상 구조의 다소간의 뭉침이 발견될 뿐 전도성 기재 위에 형성된 니켈과 구조가 동일하였다. 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성된 니켈 다공성 구조를 기본을 하여 각각 전기화학적 캐패시터용 전극과 연료전지용 전극을 제작하였고, 기본적인 전기화학 특성을 파악하여 니켈 다공성 구조의 응용 가능성을 타진하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.6
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• pp.700-704
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• 2009

The electrochemical properties of porous carbon electrodes as a function of their internal electrolyte concentration were investigated. Cyclic voltammetry, chronoamperometry, and impedance spectroscopic analysis were conducted for carbon electrodes equilibrated with 0.01, 0.05, 0.1, and 0.5 M KCl solution and covered with a cation-exchange membrane. The specific capacitance of the electrodes increased as the internal electrolyte concentration increased, due to a decrease in charging resistance. Experimental results indicated that the salt removal efficiency of the membrane capacitive deionization process could be enhanced by increasing the internal electrolyte concentration, even for an influent with a low salt concentration.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.267-267
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• 2010

염료 감응형 태양전지는 일반적으로 투명 전극 기판, 염료가 흡착된 $TiO_2$, 전해질, Pt가 코팅된 투명 전극 기판으로 구성된다. 이 중 투명 전극 기판은 전체 재료비 중 60% 이상을 차지하여 이를 대체하는 새로운 구조에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 논문에서는 투명 전극 기판을 사용하지 않는 염료 감응형 태양전지를 연구하였다. $TiO_2$ 위에 e-beam 증착을 이용하여 다공성의 Ti 전극을 형성하였다. Ti 전극의 다공성은 SEM 분석 및 염료 흡착을 통해 확인하였다. Ti 전극의 두께가 증가함에 따라 표면저항은 감소하였으며, 태양전지의 효율은 증가하는 경향을 보였다. 또한 Ti 전극의 표면저항이 투명 전극 기판의 표면저항과 동등 수준일 경우 효율 또한 동등 수준을 나타내었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.3
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• pp.273-279
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• 2006

This study explored the possibility of porous Si (PS) formed by indirect electrode anodization used for effective isolation material for radio frequency integrated circuits (RFIC). We investigated the effect of current density and reaction time on the porosity size and depth, and X-ray diffraction of bulk Si and porous Si to evaluate the change in lattice parameter. Porosity size and depth usually increases with an increase in the current density and reaction time. PS increases the lattice parameter of Si compared to the bulk Si which causes the compressive stress of around 8 MPa. PS formed by the method is believed to be suitable for isolation material for RFIC because it is simple process as well as good compatibility to Si VLSI process.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.19 no.2
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• pp.185-190
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• 2008

In order to increase the surface area of electrodes for electrosorption, porous carbon electrodes were fabricated by a wet phase inversion method. A carbon slurry consisting of a mixture of activated carbon powder (ACP), polyvinylidene fluoride (PVdF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent was cast directly on a graphite sheet. The cast film was then immersed in pure water for phase inversion. The physical and electrochemical properties of the electrodes were investigated using scanning electron microscopy (SEM), porosimetry, and cyclic voltammetry. The SEM images verified that the pores of various sizes were formed uniformly on the electrode surface. The average pore sizes determined for the electrodes fabricated with various NMP contents ranged from 64.2 to 82.4 nm and the size increased as the NMP content increased. All of the voltammograms showed a typical behavior of charging and discharging characteristic at the electric double layer. The electrical capacitance ranged from 3.88 to $5.87F/cm^2$ depending on the NMP contents, and the electrical capacitance increased as the solvent content decreased. The experimental results showed that the solvent content is an important variable controlling pore size and ultimately the capacitance of the electrode.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.754-757
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• 2012

In this report, we fabricate the porous graphene films through embossing process and vacuum filtration method and demonstrate their superior electrochemical properties as supercapacitor electrode materials. Insertion/removal of polystyrene nanoparticles between the graphene sheets allows to provide pore structures, leading to the effective prevention of restacking in graphene films. As-prepared porous graphene films have a large surface area, a bicontinuous porous structures, high electrical conductivity, and excellent mechanical integrity. The electrochemical properties of the porous graphene films as electrode materials of supercapacitor are investigated by using aqueous $H_2SO_4$ and ionic liquid solution under three-electrode system. The porous graphene films exhibit a high specific capacitance (284.5 F/g), which is two-fold higher than that of packing graphene films (138.9 F/g). In addition, the rate capability (98.7% retention) and long-term cycling stability (97.2%) for the porous graphene films are significantly enhanced, due to the facilitated ion mobility between the graphene layers.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.4
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• pp.409-414
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• 2008

Porous carbon electrode for electrosorption was prepared by a wet phase inversion method. Carbon slurry that was a mixture of activated carbon powder(ACP) and PVdF solution was cast directly upon a graphite sheet by means of a casting knife. Porous carbon electrodes were fabricated by immersing the cast film in pure water as a non solvent. Physical and electrochemical properties of carbon electrodes prepared with various ACP contents(50.0, 75.0, 83.3, 87.5, 90.0 wt %). From the SEM images we can verify that the electrode was porous. The average pore sizes determined for the electrodes fabricated with various ACP contents ranged from 72.7 to 86.4 nm and the size decreased as the ACP content increased. The electrochemical properties were characterized by cyclic voltammetry(CV) method. All of the voltammograms showed typical behavior of an electric double layer charging/discharging on the carbon surface. The capacitance increased with the ACP content and the values ranged from 2.18 F/cm$^2$ for 50 wt% ACP to 4.77 F/cm$^2$ for 90 wt% ACP.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.8 no.2
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• pp.77-81
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• 2005

Porous-composite electrodes have been developed using silica gel, which reduce carbon aerogel usage with high cost. Silica gel powder was added to the carbon aerogel to simplify the manufacturing procedure and to increase the wet-ability, the mechanical strength and the CDI efficiency. Porous composite electrodes composed of carbon aerogel and silica gel powder were prepared by paste rolling method. Carbon aerosol composite electrodes with $10\times10cm^2$ are placed face to face between spacers, and assembled the four-stage series cells for CDI process. Each stage is composed of 45 cells. Four-stage series cells (flow through cells) for CDI process are put in continuous-system reactor containing 1,000ml-NaCl solution bath of 1,000 ppm. The four-stage series cells with carbon aerogel electrodes are charged at 1.2V and are discharged at 0.001V, and then read the current. Conclusively, removal efficiencies of ions using the four-stage series cells composed of carbon aerogel composite electrodes show good removal efficiency of $99\%$ respectively.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.4
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• pp.357-363
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• 2014

The electrolyte wetting phenomena in the electrode of lithium ion battery is studied numerically using a multiphase lattice Boltzmann method (LBM). When a porous electrode is compressed during roll-pressing process, the porosity and thickness of the compressed electrode are changed, which can affect its wettability. In this study, the change in electrolyte distribution and degree of saturation as a result of varying the compression ratio are investigated with two-dimensional LBM approach. We found that changes in the electrolyte transport path are caused by a reduction in through-plane pore size and result in a decrease in the wettability of the compressed electrode.