• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.191.2-191.2
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• 2016

$TiO_2$는 우수한 화학적 및 물리적 안정성 때문에 수전해 장기간 사용에 적합한 전기화학 전극으로 여겨진다. 큰 표면적을 갖는 $TiO_2$를 제조하기 위한 수많은 방법 중 양극산화(anodization)는 비교적 간단하고 저렴한 공정으로 인하여 매우 실용적인 방법으로서 알려져 있다. 특히, 고도로 정렬 된 $TiO_2$ 나노튜브($TiO_2$ NTs) 의 경우에는 분말상과 달리 전극제조를 위해 추가적인 접착제를 필요하지 않다. 그러나, $TiO_2$는 일반적으로 절연 특성을 나타내기 때문에 전극의 활용을 위해서는 본질적으로 촉매의 사용이 불가피하다. 다수의 전기 촉매 중, $IrO_2$와 $RuO_2$는 수전해 분야에 잘 알려진 산화 촉매이다. 그럼에도 불구하고, 특유의 높은 종횡비 때문에 $TiO_2$ 나노튜브에 전기 촉매를 균일하게 도핑하는 것은 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위한 방법으로 $RuO_2$를 도핑하기 위한 단일공정 $TiO_2$ 양극산화 기술이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 2원 촉매($IrO_2$ 및 $RuO_2$)를 $TiO_2$ 나노튜브에 도핑하기 위한 단일공정 양극산화 기술에 대하여 연구하였다. 전구물질로써 $KRuO_4$($RuO_2$ 전구체)와 IrOx 나노입자(IrOx NPs, $IrO_2$ 전구체)를 사용하였다. 특히, IrOx를 나노 입자는 $IrCl_3$로부터 중간 매체로 합성된다. IrOx는 단일공정 양극산화 중에 $TiO_2$ 나노튜브 상에 도핑 가능한 이온 형태인 $IrO_4$-로 전환될 수 있다. 제조된 시료는 열처리 후 바로 전극으로 사용되었으며 SEM, XPS, TEM, ICP-OES 등으로 정성, 정량 분석을 수행하였다. LSV와 EIS를 통해 전기화학적 성능 평가가 이루어졌으며, LSV를 통해 포집한 기체는 가스 크로마토그래피를 사용하여 정량분석한 후 그 효율을 측정하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.15 no.1
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• pp.12-18
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• 2012

The prohibitively high cost of Pt catalyst might be the biggest barrier for the commercialization of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) of which wide application is expected. Worldwide research efforts for the development of alternative to Pt oxygen reduction reaction (ORR) catalyst are made recently. One of the important considerations in the catalyst development is durability issue as well as economic aspect. From this point of view, platinum group metals (PGM) except Pt can be a candidate for replacing Pt catalyst because the material properties and the catalytic activity of PGM are expected to be similar to Pt. In contrast to Ir, Rh and Os to which not so much attention has been paid as an ORR catalyst, Pd that is most similar to Pt in terms of material properties and catalytic activity and Ru that is in the form of chalcogenide have been studied intensively. Activity comparison between non-Pt and Pt oxygen reduction catalysts by half cell test using RDE (rotating disk electrode) or PEMFC MEA (membrane electrode assembly) operation indicates that Pd-based catalysts show the most similar activity to Pt. In this paper we analyze the composition of PGM ORR catalyst in literature to promote the development of non-Pt ORR catalyst.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.57.2-57.2
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• 2012

산소 이온 전도성 세라믹을 이용한 고체 산화물 연료전지의 전극은 원활한 전기화학반응을 위해, 이온 전도도, 전자 전도도 및 전기화학적 활성을 동시에 가지고 있어야 한다. 이를 위해 복합체 전극을 사용하며, 특히 음극의 경우 니켈(Nickel)과 Yttria-stabilized zirconia (YSZ)로 이루어진 복합체 전극을 혼합 및 소결을 통해 제조하여 사용하였다. 하지만, 니켈의 경우 탄화 수소 연료에서의 탄소 침적 문제와 열악한 산화환원 안정성(redox stability)등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 니켈대신 전도성 세라믹을 사용한 세라믹 복합체 음극 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 침투법(infiltration method)을 이용한 복합체 전극 제조 방법을 소개한다. 실제로 니켈 금속과 유사한 높은 전기 전도도를 갖는 Sr-doped Lanthanum Vanadate (LSV)을 이용해, YSZ-LSV 복합체 전극을 침투법을 이용해 제조하고, 소량의 촉매을 첨가하여, 이온전도도, 전자 전도도 및 촉매 활성을 갖는 복합체 음극을 제조하였다. 이 복합체 음극의 탄화수소에서의 연료전지 성능 및 redox stability을 측정하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.121-125
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• 1994

전극물질 및 전극촉매로서의 세라믹물질의 중요성은 상당히 크다. magneli phase를 갖는 $Ti_4O_{7}$과 rock salt구조를 갖는 TiO등의 티타늄 아산화물들은 전도성 세라믹으로서 전기전도도는 탄소보다도 좋으며, 높은 산화전위에서도 산화되지 않을 뿐만아니라, 강산용액에서도 내식성이 강하여 $SO_2$나 $O_2$의 산화전극 물질로 사용할 수 있다. $SO_2$나 $O_2$의 산화에 뛰어난 활동도를 보이는 촉매인 Pt나 Ru를 전기화학적으로 $Ti_4O_{7}$이나 TiO에 입혀서 그 전기화학적인 특성을 조사하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.6
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• pp.659-666
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• 2019

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) generate electricity by electrochemical reactions of hydrogen and oxygen. PEMFCs are expected to alternate electric power generator using fossil fuels with various advantages of high power density, low operating temperature, and environmental-friendly products. PEMFCs have widely been used in a number of applications such as fuel cell vehicles (FCVs) and stationary fuel cell systems. However, there are remaining technical issues, particularly the long-term durability of each part of fuel cells. Degradation of a carbon supported-platinum catalyst in the anode and cathode follows various mechanistic origins in different fuel cell operating conditions, and thus accelerated stress test (AST) is suggested to evaluate the durability of electrocatalyst. In this article, comparable protocols of the AST durability test are intensively explained.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.365-368
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• 2009

메탄올 연료전지에서 기존의 탄소 지지체의 전기화학적인 특성과 유사한 새로운 지지체 물질을 개발하기위해서 $TiO_2$ 산화물을 선정하였고 이것의 전도성을 향상에 관한 연구를 하였다. 새로운 지지체인 Degussa $TiO_2$를 이용하여 고온에서 열처리하는 방법으로써 얻을 수 있었다. 이러한 지지체위에 백금 촉매를 담지하는 합성 실험은 간단한 방법인 sodium borohydride 방법으로써 수행하였고 구조적인 결과를 확인하기 위하여 XRD 분석으로써 확인하였다. 결과로부터 $TiO_2$에서 TiN으로 구조적인 변화를 알 수 있었고 상변화 과정이 높은 에너지와 소스로 인해 바뀐다는 것을 알 수 있었다. 이러한 지지체 촉매 전극의 전기적인 활성을 알아보기 위하여 CVs와 안전성을 확인하기 위하여 CA에서 분석하였다. 기존 탄소 지지체 촉매 전극과 황산과 메탄올 용액하에서 CVs와 CA를 비교하였을 때, 티타늄 질화물 지지체가 CVs에서 유사한 산화, 환원 활성을 나타내었고 CA에서 높은 전류에서 안정성을 보여주었다. 이러한 결과로부터 TiN 지지체는 탄소 지지체와 비교하였을 때 연료전지의 지지체로써의 가능성을 확인 할 수 있었다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.2
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• pp.124-129
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• 2014

In this article, we report the fabrication and characterization of carbon sphere/$Fe_3O_4$ nanocomposite for Li/air batteries. $Fe_3O_4$ nanoparticles are dispersed homogeneously on the surface of carbon spheres in an attempt to enhance the low conductivity of oxide catalyst ($Fe_3O_4$). The carbon sphere/$Fe_3O_4$ nanocomposite could offer wide surface area of $Fe_3O_4$ and increased carbon/catalyst contact area, which lead to enhanced catalytic activity. The electrode employing carbon sphere/$Fe_3O_4$ nanocomposite presented relatively low overpotential and stable cyclic performance compared with the electrode employing carbon sphere.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.29 no.2
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• pp.172-177
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• 1985

The semiconducting property of Sb-doped tin oxide thin film electrode was investigated and the electrocatalytic effect of this electrode for $SO_2$ (or sulfite, bisulfite ions) oxidation reaction was studied under various conditions. The anodic oxidation of $SO_2$ at tin oxide thin film electrode commenced at lower potential with increasing pH, and good electrocatalytic effect was shown of $SO_3^=$ oxidation in basic solution. In the acidic solutions the electrocatalytic effect of platinum-or palladium-incorporated tin oxide electrode was found to be due to the sites of Pt or Pd exposed on the electrode surface. The electrocatalytic effect of tin oxide electrode was distinctive from that of Pt-or Pd-containing electrodes.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.25 no.2
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• pp.69-80
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• 2022

The anion exchange membrane (AEM) water electrolysis for high purity hydrogen production is attracting attention as a next-generation green hydrogen production technology by using inexpensive non-noble metal-based catalysts instead of conventional precious metal catalysts used in proton exchange membrane (PEM) water electrolysis systems. However, since AEM water electrolysis technology is in the early stages of development, it is necessary to develop research on AEM, ionomers, electrode supports and catalysts, which are key elements of AEM water electrolysis. Among them, current research in the field of catalysts is being studied to apply a previously developed half-cell catalyst for alkali to the AEM system, and the applied catalyst has disadvantages of low activity and durability. Therefore, this review presented a catalyst synthesis technique that promoted oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) using a non-noble metal-based catalyst in an alkaline medium.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2005.07a
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• pp.67-70
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• 2005