• 제목/요약/키워드: 자전고온반응

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Capacitor용 Ta분말 제조공정 Waste Ta를 이용한 TaC분말 제조 (Preparation of TaC Powder from the Waste of Ta powder Fabrication Process for Capacitor)

  • 박제신;서창열;윤재식;배인성;박형호
    • 자원리싸이클링
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    • 제12권4호
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    • pp.51-57
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    • 2003
  • 케퍼시터용 Ta 분말제조공정에서 발생하는 waste 분말을 이용하여 TaC 분말을 자전고온합성법에 의하여 합성하였다. waste TA는 합성반응의 활성 및 산화방지를 위하여 전처리공정에서 미분쇄 및 탈산처리가 필요하였다. 합성반응에서는 TaC 단일상은 6∼7wt.%C의 조성범위에서 얻을 수 있었다. 또한 반응온도는 시료의 압축력에 영향을 받으며, 압축력 1600psi에서 최고반응온도를 나타냈다.

저가습 고온 고분자 연료전지용 유-무기 복합막에 관한 연구 (A Study on Organic/Inorganic Composite Membrane for Low humidity and High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)

  • 최영우;김미내;임성대;박석희;윤영기;양태현;김창수;남기석
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.135.1-135.1
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    • 2010
  • 최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.

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자전고온반응에 의한 적층복합재료의 제조공정 (Fabrication Process of Laminated Composites by Self-propagating High-temperature Synthesis Reaction)

  • 김희연;정동석;홍순형
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2002년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.155-158
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    • 2002
  • Fabrication process of metal/intermetallic laminated composites by using self-propagating high temperature synthesis(SHS) reactions between Ni and Al elemental metal foils have been investigated. Al foils were sandwiched between Ni foils and heated in a vacuum hot press to the melting point of aluminium. SHS reaction kinetics was thermodynamically analyzed through the final volume fraction of the unreacted Al related with the initial thickness ratio of Ni:Al and diffusion bonding stage before SHS reaction. Thermal aging of laminated composites resulted in the formation of functionally gradient series of intermetallic phases. Microstructure showed that the main phases of intermetallics were NiAl and $Ni_3Al$ having higher strength at room and high temperatures. The volume fractions of intermetallic phases were measured as 82.4, 58.6, 38.4% in 1:1, 2:1, 4:1 initial thickness ratio of Ni:Al.

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