• Journal of the Korean Electrochemical Society
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.121-129
• /
• 2015

The platinum anode for the electrolytic reduction process is generally surrounded by a nonporous ceramic shroud with an open bottom to offer a path for $O_2$ gas produced on the anode surface and prevent the corrosion of the electrolytic reducer. However, the $O^{2-}$ ions generated from the cathode are transported only in a limited fashion through the open bottom of the anode shroud because the nonporous shroud hinders the transport of the $O^{2-}$ ions to the anode surface, which leads to a decrease in the current density and an increase in the operation time of the process. In the present study, we demonstrate the electrolytic reduction of 1 kg-uranium oxide ($UO_2$) using the porous shroud to investigate its long-term stability. The $UO_2$ with the size of 1~4mm and the density of $10.30{\sim}10.41g/cm^3$ was used for the cathode. The platinum and 5-layer STS mesh were used for the anode and its shroud, respectively. After the termination of the electrolytic reduction run in 1.5 wt.% $Li_2O-LiCl$ molten salt, it was revealed that the U metal was successfully converted from the $UO_2$ and the anode and its shroud were used without any significant damage.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.57 no.1
• /
• pp.118-123
• /
• 2019

In this study, the electrochemical characteristics of Graphite/Silicon/Pitch anode composites were analyzed to improve the low theoretical capacity of graphite as a lithium ion battery. The Graphite/Silica composites were synthesized by bonding silica onto polyvinylpyrrolidone coated graphite. The surface of used silica was treated with (3-Aminopropyl)triethoxysilane(APTES). Graphite/Silicon/Pitch composites were prepared by carbonization of petroleum pitch, the fabrication processes including the magnesiothermic reduction of nano silica to obtain silicon and varying the mass ratio of silica. The Graphite/Silicon/Pitch composites were analysed by XRD, SEM and XRD. Also the electrochemical performances of Graphite/Silicon/Pitch composite as the anode of lithium ion battery were investigated by constant current charge/discharge, rate performance, cyclic voltammetry and electrochemical impedance tests in the electrolyte of $LiPF_6$ dissolved in organic solvents (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%). The Graphite/Silicon/Pitch anode composite (silica 28.5 in weight) has better capacity (537 mAh/g). The cycle performance has an excellent capacity retention to 30th cycle of 95% and the retention rate capability of 98% in 0.1 C/0.2 C.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.60 no.3
• /
• pp.446-451
• /
• 2022

In this study, to improve capacity and cycle stability, the pitch coated nano silicon sheets/CNT composites were prepared through electrostatic bonding of nano silicon sheets and CNT. Silica sheets were synthesized by hydrolyzing TEOS on the crystal planes of NaCl, and then nano silicon sheets were prepared by using magnesiothermic reduction method. To fabricate the nano silicon sheets/CNT composites, the negatively charged CNT after the acid treatment was used to assemble the positively charged nano silicon sheets modified with APTES. THF as a solvent was used in the coating process of PFO pitch. The physical properties of the prepared anode composites were analysed by FE-SEM, XRD and EDS. The electrochemical performances of the synthesized anode composites were performed by current charge/discharge, rate performances, differential capacity and EIS tests in the electrolyte LiPF₆ dissolve solvent (EC:DMC:EMC = 1:1:1 vol%). It was found that the anode material with high capacity and stability could be synthesized when high composition of silicon and conductivity of CNT were used. The pitch coated nano silicon sheets/CNT anode composites showed initial discharge capacity of 2344.9 mAh/g and the capacity retention ratio of 81% after 50 cycles. The electrochemical property of pitch coated anode material was more improved than that of the nano silicon sheets/CNT composites.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.54 no.4
• /
• pp.459-464
• /
• 2016

In this study, the electrochemical characteristics of porous silicon/carbon composite anode were investigated to improve the cycle stability and rate performance in lithium ion batteries. In this study, the effect of TEOS and $NH_3$ concentration, mixing speed and temperature on particle size of nano silica was investigated using $St{\ddot{o}}ber$ method. Nano porous Si/C composites were prepared by the fabrication processes including the synthesis of nano $SiO_2$, magnesiothermic reduction of nano $SiO_2$ to obtain nano porous Si by HCl etching, and carbonization of phenolic resin. Also the electrochemical performances of nano porous Si/C composites as the anode were performed by constant current charge/discharge test, cyclic voltammetry and impedance tests in the electrolyte of $LiPF_6$ dissolved inorganic solvents (EC:DMC:EMC=1:1:1vol%). It is found that the coin cell using nano porous Si/C composite has the capacity of 2,006 mAh/g and the capacity retention ratio was 55.4% after 40 cycle.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.71-76
• /
• 2010

The electrorefining process, one of main processes which are composed of pyroprocess to recover the useful elements from spent fuel, and the domestic development of electrorefiner have been reviewed. The electrorefiner is composed of an anode basket containing reduced spent fuel such as uranium, transuranic and rare earth elements, and a solid cathode, which are in LiCl-KCl eutectic electrolyte. Oxidation (dissolution) reaction occurs on the anode and a pure uranium is electrochemically reduced (deposited) on the solid cathode. By application of graphite cathode, which has a self-scrapping characteristics for the uranium deposits, and a recovery of the fallen deposits by a screw conveyer, a high-throughput continuous electrorefiner with a capacity of 20 kgU/day has been developed.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.116-116
• /
• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.345-345
• /
• 2009

전기화학적 환원 기술을 이용한 고온 용융염 전해환원의 결과 생산되는 금속전환체는 다공성 특성에 의해 전해환원의 매질인 용융염을 함유하게 된다. 전해환원과 후속 전기화학 공정인 전해정련의 전해질은 각각 LiCl과 LiCl-KCl 공융염으로 상이하기 때문에 이렇게 금속전환체에 포함된 LiCl 염이 동반되어 전해정련 공정에 도입될 경우 전해정련 공정의 공융염 조성을 어긋나게 한다. 이에 따라 금속전환체의 잔류염은 효과적으로 제거되어야 하며 공정으로 감압 증류에 의한 잔류염 제거 공정이 고려되고 있다. LiCl은 증기압이 비교적 낮기 때문에 감압의 고온 조건이 공정에 필요하다. 그러나 상평형도 분석 결과 전해환원 공정에서 산화물을 담아 음극으로 사용되어 환원된 금속전환체와 함께 도입되는 SUS 재질의 바스켓과 사용후핵연료 금속전환체의 주된 원소인 우라늄과는 공융할 수 있기 때문에 LiCl 증발 온도는 $720^{\circ}C$ 이하로 유지되어야 한다. 이와 같은 조건에서 LiCl 증발 속도를 높이기 위해서는 감압 조건이 필수적이다. 본 연구에서는 감압조건에서 LiCl 휘발 실험을 위해 폐쇄형 및 개방형 반응기를 제작하여 압력 조건 및 Ar 유량 등에 따른 LiCl 휘발율을 측정하였다. 증발된 LiCl은 일정 감압 조건에서 분말형으로 냉각부위에 회수 될 수 있었으나 완전 진공 조건에서는 결정형으로 냉각 부위에 응축되는 것으로 확인 되었으며 일정 진공 조건에서는 Ar 유량에 따라 증발량이 의존하지 않는 것으로 나타났다. 연구 결과 증발염의 취급 빛 이송을 위해 분말형 회수를 목표로 설정할 수 있었으며 공정조건으로 일정 수준의 감압 조건을 제시하였다. 이 후 후속 연구로 장치의 대형화 및 증발 속도 향상을 위한 추가적인 연구가 계획되어 있으며 연구 결과에 기초하여 공학규모 파이로 공정 시설인 PRIDE에 도입될 장치의 기초 설계 자료를 생산할 예정이다.

• Resources Recycling
• /
• v.16 no.1 s.75
• /
• pp.68-72
• /
• 2007

The influences of reduction time, potential difference and ionic concentration flow rate have been investigated on the electrolytic recovery of silver from artificial photographic wastewater in continuous flow reactor system. As the initial concentration of silver ion and applied potential were increased, the amount of silver recovered was observed to be raised. Also, the electrolytically recovered material from artificial wastewater was proved to be pure silver based on the qualitative analyses by EPMA and XRD.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.32 no.3
• /
• pp.195-202
• /
• 1988

An electrochemical reduction on the 3-phenyl-4-nitrosydnone in acetonitrile solution has been studied by direct current, differential pulse polarography, cyclic voltammetry and controlled potential coulometry. Before the cleavage of phenyl-N single bond a irreversible electron transfer-chemical reaction(EC) mechanism of nitro functional group proceeded to form amino (or-hydroxylamino) group by multielectron transfer which is followed to give phenyl hydrazine by single electron transfer-chemical reaction at the 2nd and 3rd irreversible reduction wave of high negative potential region. The cathodic half-wave potentials shown to be shift negative due to inhibitory effect of cetyl-trimethyl ammonium bromide micelle while reversible anodic peaks on the 2nd and 3rd reduction waves in the presence of NaLS at high negative potential region.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.39 no.7
• /
• pp.779-785
• /
• 2015

Cathodic protection is recognized as the most cost-effective and technically appropriate corrosion prevention method for the submerged zone of offshore structures, ships, and deep-sea facilities. When cathodic protection is applied, the cathodic currents cause dissolved oxygen reduction, generating hydroxyl ions near the polarized surface that increase the interfacial pH and result in enhanced carbonate ion concentration and precipitation of an inorganic layer whose principal component is calcium carbonate. Depending on the potential, magnesium hydroxide can also precipitate. This mixed deposit is generally called "calcareous deposit." This layer functions as a barrier against the corrosive environment, leading to a decrease in current demand. Hence, the importance of calcareous deposits for the effective, efficient operation of marine cathodic protection systems is recognized by engineers and scientists concerned with cathodic protection in submerged marine environments. Calcareous deposit formation on a marine structure depends on the potential, current, pH, temperature, pressure, sea-water chemistry, flow, and time; deposit quality is significantly influenced by these factors. This study determines how calcareous deposits form in sea water, and assesses the interrelationship of formation conditions (such as the sea water temperature and surface condition of steel), deposited structure, and properties and the effectiveness of the cathodic protection.