• Title/Summary/Keyword: 전극 형태

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Physical Property Analysis of Composite Electrodes with Different Active Material Sizes and Densities using 3D Structural Modeling (3차원 구조 모델링을 이용한 활물질 입자 크기 및 전극 밀도에 따른 복합 전극 내 물리적 특성 분석)

  • Yang, Seungwon;Park, Joonam;Byun, Seoungwoo;Kim, Nayeon;Ryou, Myung-Hyun;Lee, Yong Min
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.23 no.2
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    • pp.39-46
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    • 2020
  • Composite electrodes for rechargeable batteries generally consist of active material, electric conductor, and polymeric binder. And their composition and distribution within the composite electrode determine the electrochemical activity in the electrochemical systems. However, it is not easy to quantify the physical properties of composite electrodes themselves using conventional experimental analysis tools. So, 3D structural modeling and simulation can be an efficient design tool by looking into the contact areas between particles and electric conductivity within the composite electrode. In this study, while maintaining the composition (LiCoO2 : Super P Li® : Polyvinylidene Fluoride (PVdF) = 93 : 3 : 4 by wt%) and loading level (13 mg cm-2) of the composite electrode, the effects of LiCoO2 size (10 ㎛ and 20 ㎛) and electrode density (2.8 g cm-3, 3.0 g cm-3, 3.2 g cm-3, 3.5 g cm-3, 4.0 g cm-3) on the physical properties are investigated using a GeoDict software. With this tool, the composite electrode can be efficiently designed to optimize the contact area and electric conductivity.

Study of the Effect of Hydrazine Form and Titanium Electrode Condition on Reduction of Uranium(VI) n Nitric Acid (질산중의 우라늄(VI) 환원에 대한 하이드라이진 형태와 티타늄 전극상태의 영향연구)

  • Kim, K.W.;Lee, E.H.;Y.J. Shin;J.H. Yoo;Park, H.S.;Kim, Jong-Duk
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.26 no.3
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    • pp.425-432
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    • 1994
  • Voltammogram analysis of U(VI) reduction at electrochemically non-pretreated/pretreated Ti electrodes in nitric acid and hydrazine($N_2$H$_4$)/protonated hydrazine($N_2$H$_{5}$$^{+}$) media was done in order to determine the effect of hydrazine form and Ti electrode condition on the reduction of U(VI) in nitric acid. In the case of non-pretreated Ti electrode, the reduction in nitric acid and hydrazine mono-hydrate solution needed a high activation overpotential and was affected by the ratio of hydrazine to nitric acid rather than by only absolute amount of hydrazine because of the decrease of solution conductivity and increase of iR drop, which were caused by proton consumption in the solution by the hydrazine. In the case of pretreated Ti electrode in nitric acid and protonated hydrazine solution, the reduction current peaks of U(VI) were clearer and higher enough to perform a kinetic analysis, compared with the case with the non-pretreated Ti electrode at the same potential, and the behavior was strongly affected by nitric acid. The presence of hydrazine was important in the reduction of U(VI) at the pretreated Ti electrode for preventing the reoxidation of U(IV), but the concentration of protonated hydrazine was not.t.

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Evaluation of Biogas Production Rate by using Various Electrodes Materials in a Combined Anaerobic Digester and Microbial Electrochemical Technology (MET) (미생물 전기화학 기술이 적용된 단일 혐기성소화조에서 전극재질에 따른 바이오가스 생성 효율 평가)

  • Shin, Wonbeom;Park, Jungyu;Lee, Beom;Kim, Yonggeun;Jun, Hangbae
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.39 no.2
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    • pp.82-88
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    • 2017
  • MET (Microbial Electrochemical Technology), such as MFC (Microbial Fuel Cell) and MEC (Microbial Electrolysis Cell), is a promising technology for producing sustainable biogas from an anaerobic digester (AD). At current stage, however, the most likely limiting factors, large internal resistances, should be overcome for successful scale up of this technology. Various researchers reported that application of electrode materials containing high current density, increase of ion strength and conductivity, configuration of electrode are good methods for minimizing internal resistances. Recently, stainless steel is receiving great attention because of not only high performance and durability but also low cost. Therefore, in this study, we evaluate electrochemical characteristics and biogas production rate using various electrode materials and configuration (graphite carbon coated with catalysts ($GC-C_M$) or not (GC), stainless steel mesh (SUS-M) and plate (SUS-P)). As the results, current densities of $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M were 2.03, 1.36, 1.04, $1.13A/m^2$, respectively. Methane yields of $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M were 0.27, 0.14, 0.19, 0.21 $L-CH_4/g-COD_{rem}$., respectively. Stainless steel shows high current density and methane yield, which are similar as graphite carbon coated with catalysts.

$Al/TiO_2-SiO_2/Mo$ 구조를 가진 Antifuse 의 전기적 특성 분석

  • 홍성훈;배근학;노용한;정동근
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.73-73
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    • 2000
  • 안티퓨즈 소자는 프로그램 가능한 절연층의 상하 각각에 금속층이나 다결정 실리콘 등의 전도 가능한 전극으로 구성된다. 프로그램은 상하 전극간에 임계전압을 가했을 때 일어나게 되며 이때 절연층이 파괴되므로 비가역적이어서 재사용은 불가능하게 된다. 안티퓨즈 소자는 이러한 프로그램 특성으로 인하여 메모리 소자를 이용한 스위치 보다 속도나 집적도 면에서 우수하다. FPGAsdp 사용되는 안티퓨즈 소자는 집적도의 향상과 적정 절열파괴전압 구현을 위해 절연막의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나 두께나 감소될 경우 바닥전극의 hillock에 큰 영향을 받게 되며, 그로 인해 절연막의 두께를 감소시키는 것는 한계가 있는 것으로 보고되어 있다. 본 논문에서는 낮은 구동 전압에서 동작하고 안정된 on/pff 상태를 갖는 Al/TiO2-SiO2/Mo 형태의 안티퓨즈 소자를 제안하였다. 만들어진 antifuse cell은 0.6cm2 크기로 약 300개의 샘플을 제작하여 측정하였다. 비저항이 6-9 $\Omega$-cm인 P형의 실리콘 웨이퍼에 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering) 방법으로 하부전극인 Mo를 3000 증착하였다. SiO2는 안티퓨즈에서 완충막의 역할을 하며 구조적으로 antifuse cell을 완전히 감싸고 있는 형태로 제작되었다. 완충막 구조를 만들기 dln해 일반적인 포토리소그라피(Photo-lithography)작업을 거처 형성하였다. 형성된 hole의 크기는 5$mu extrm{m}$$\times$5$\mu\textrm{m}$ 이었다. 완충막이 형성된 기판위에 안티퓨즈 절연체인 SiO2를 PECVD 방식으로 100 증착하였다. 그 후 이중 절연막을 형성시키기 위해 LPCVD를 이용하여 TiO2를 150 증착시켰다. 상부 전극은 thermal evaporation 방식으로 Al을 250nm 증착하여Tejk. 하부전극으로 사용된 Mo 금속은 표면상태가 부드럽고 녹는점이 높은 매우 안정된 금속으로, 표면위에 제조된 SiO2의 특성을 매우 안정되게 유지시켰다. 제안된 안티푸즈는 이중절연막을 증착함으로서 전체적인 절연막의 두께를 증가시켜 바닥전극의 hillock의 영향을 적게 받아 안정성을 유지할 수 있도록 하였다. 또한, 두 절연막 사이의 계면 반응에 의해 SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.

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4-Branch Waveguide Thermo-Optic Switch With Unequal Width Heaters (크기가 다른 전극폭을 갖는 4분기 광도파로형 열광학스위치)

  • Song, Hyun-Chae;Rhee Tae-Hyung;Shin, Sang-Yung
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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    • v.37 no.6
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    • pp.57-63
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    • 2000
  • A multi-branch thermo-optic switch has a problem that driving powers in the switching states are different from each other; the power consumption for the inner output port is more than twice as large as that form the outer output port. In this pater, to solve this problem unequal width heaters and the waveguide structure with a thin overcladding layer are proposed in a four-branch thermo-optic switch. The proposed structure is fabricated with the polymer materials with high index difference, Teflon and polyimides. The fabricated device was measured at the wavelength of 1550 nm. The measured characteristics exhibit the smaller difference in the power consumption between the switching states and the driving power les than the previous four-branch thermo-optic switch with equal width heaters. As for the device performance, the crosstalk is better than - 16 dB at about 310 ~ 390 mW, the insertion loss is 4.7 dB, and the switching time is less than 1 ms.

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Stability Characteristics of Sn Species Behavior on Surface of a Sn-modified Pt Electrode for Electrolytic Reduction of Nitrate Ion (질산염 이온의 전해 환원을 위한 Sn-modified Pt 전극 표면에서의 Sn 안정성 거동 특성)

  • Kim, Kwang-Wook;Kim, Seong-Min;Kim, Yeon-Hwa;Lee, Eil-Hee;Jee, Kwang-Yong
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.45 no.5
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    • pp.433-441
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    • 2007
  • This work investigated the stability of a Sn-modified Pt electrode, which was used for reduction of nitrate, fabricated by an adsorption or electro-deposition of Sn on Pt. In order to find the causes for instability of the electrode, the effects of the solutions in which the electrode was used and the potential applied to the electrode on the electrochemical and metallurgical behaviors of Sn on Pt were studied. The Sn of freshly- prepared modified-Sn Pt electrode existed as Sn hydroxide form, which brought about an easy loss of the electro-activity of the electrode even staying in water, especially in acid solution. When the Sn-modified Pt electrode was used for the reduction of nitrate, the electro-activity of the electrode was affected depending on the potential applied to the electrode. When a more negative potential than the redox equilibrium potential between $Sn(OH)_2$ and Sn was applied to the electrode, the Sn hydroxide was converted to Sn that could diffused into Pt, which leaded to the loss of electro-activity of the electrode as well. The solid diffusion of Sn increased linearly with the applied potential. The Sn-electrodeposited Pt electrode which had more Sn on the electrode was more favorable to maintaining the integrity of the electrode during the reduction of nitrate than the Sn-adsorbed Pt electrode prepared in the under-potential deposition way.

Development of Surface Myoelectric Sensor for Myoelectric Hand Prosthesis (근전의수용 소형 표면 근전위 센서의 개발)

  • Choi, Gi-Won;Sung, So-Young;Moon, Inhyuk
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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    • v.42 no.6
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    • pp.67-76
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    • 2005
  • This paper proposes a compact-sized surface myoelectric sensor for the myoelectric hand prosthesis. To fit the surface myoelectric sensor in the socket for the myoelectric hand prosthesis, the sensor should be a compact size. The surface myoelectric sensor is. composed of a skin interface and a single processing circuit that are mounted on a single package. The skin interface has one reference and two input electrodes, and the reference electrode is located in the center of two input electrodes. In this paper we propose two types of sensors with the circle- and bar-shaped reference electrode, but all input electrodes are the bar-shaped. The metal material of the electrodes is the stainless steel (SUS440) that endures sweat and wet conditions. Considering the conduction velocity and the median frequency of the myoelectric signal, we select the inter-electrode distance (IED) between two input electrodes as 18mm, 20mm, and 22 mm. The signal processing circuit consists of a differential amplifier with a band pass filter, a band rejection filter for rejecting 60Hz power-line noise, amplifiers, and a mean absolute value circuit. We evaluate the proposed sensor from the output characteristics according to the IED and the shape of the reference electrode. From the experimental results we show the surface myoelectric sensor with the 18mm IED and the bar-shaped reference electrode is suitable for the myoelectric hand prosthesis.

Development of cathode catalyst layer using non-Pt catalyst for SAFC (비백금 촉매를 이용한 알칼리 연료전지 캐소드 전극 개발)

  • Park, SeokHee;Choi, YoungWoo;Yim, SungDae;Kim, ChangSoo;Park, Seung Bin
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.05a
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    • pp.97.1-97.1
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    • 2011
  • 저온에서 양이온 고분자막을 사용하는 고분자 연료전지의 경우 뛰어난 성능과 다양한 응용분야로 인해 많은 연구와 실증이 이루어지고 있지만 공기극에서의 느린 산소 환원반응으로 인해 백금과 같은 귀금속의 사용이 불가피하고 백금의 제한된 매장량과 높은 가격으로 인해 상용화가 늦어지고 있다. 그래서 많은 연구자들이 합금 촉매 또는 비귀금속 촉매를 이용한 전극 개발에 집중하고 있다. 알칼리 분위기에서 저가의 전이 금속들이 백금과 비슷한 활성을 보이고 고체 음이온 교환막이 개발됨에 따라 최근 알칼리 연료전지가 다시금 큰 주목을 받고 있다. 그러나 고분자 연료전지와는 달리 아직 촉매나 전해질막, 이오노머의 특성 및 메커니즘에 관해 별로 알려진 것이 없다. 본 연구에서는 직접 개발한 세공충진막 형태의 탄화수소계의 음이온 교환막과 비귀금속 공기극 촉매를 이용하여 막전극접합체(MEA)를 개발하였고 촉매 및 이오노머 함량과 같은 전극 조성, 막전극접합체의 제조 및 체결, 가습이나 가스조성 등의 단위전지 운전조건과 같은 다양한 변수에 대해에 최적 조건을 도출하고자 하였다. 공기극 촉매는 Cu-Fe/C를 이용한 상용 촉매를 이용하였고 이오노머의 경우는 탄화수소계의 상용 제품을 사용하였으며 음이온 교환막에 전극층을 형성하기 위해서는 스프레이 공정을 이용하였다. 단위전지를 통해 성능을 확인하였고 임피던스 및 CV를 통해 전기화학적인 특성을 규명하였다. 조건의 최적화를 통해 상당한 성능 향상을 이루었으나 추가적인 성능 향상 및 내구성 확보 등에 대해 계속적인 실험을 진행할 예정이다.

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