• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.157-162
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• 2016

다공성 $Co(OH)_2$ 나노플레이크 박막은 전위제어 전착법을 이용하여 티타늄 메쉬에 여러 전착전위(-0.75, -1.0, -1.2 및 -1.4 V)에서 전착하여 슈퍼커패시터에 이용하였다. 티타늄 메쉬에 전착된 $Co(OH)_2$ 나노플레이크 박막의 두께 및 전착량은 전착전위의 제어에 의해 결정되었고 -1.4 V에서 전착한 $Co(OH)_2$ 나노플레이크 박막의 두께는 약 $34{\mu}m$로 가장 두껍게 전착되었으며 전착량은 17.2 g이다. 전착전위 -0.75, -1.0, -1.2 및 -1.4 V에서 전착한 경우 초기 방전용량은 각각 226, 370, 720 그리고 $1,008mF\;cm^{-2}$으로 나타났고 1,000 사이클 후 각각 206, 349, 586 그리고 $866mF\;cm^{-2}$으로 나타났다. 또한 이들의 용량유지율은 각각 91, 94, 81 및 86%로 나타났다.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.638-644
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• 2017

전기이중층 커패시터(electric double layer capacitor, EDLC) 전극용 핏치계 활성탄소섬유의 고출력 특성을 향상시키기 위하여 불소와 산소 혼합가스의 다양한 불소분압에 따라 함산소불소화 표면처리를 수행하였다. 함산소불소화 처리된 핏치계 활성탄소섬유는 불소 부분압이 증가함에 따라 선형적인 불소관능기의 증가를 보였고, 산소관능기는 증가하였으나 부분압에 따라 차이가 없었다. 또한 함산소불소화를 통하여 활성탄소섬유 표면의 식각 반응으로 인하여 비표면적 및 기공부피는 감소하였으나 중간기공 부피는 약 4.5배 증가하였다. 50%의 불소가스 분압으로 처리한 활성탄소섬유의 경우 5와 50 mV/s의 전압주입속도에서 비정전용량이 약 29%와 61%로 증가함을 확인하였다. 이러한 비정전용량의 향상은 함산소불소화 처리를 통한 활성탄소섬유 표면의 산소 및 불소 관능기의 도입과 중간기공의 증가에 의한 효과로 사료된다.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.527-531
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• 2006

본 연구는 커패시터(capacitor) 등의 유전재료로서 응용이 가능한 고분자로 코팅된 무기입자 및 이를 이용하여 제조된 유전율이 높은 폴리이미드(polyimide; PI) 나노복합재에 관한 것이다. 무기입자로는 높은 유전상수를 가지는 barium titanate(BT)를 선정하였고, 이를 유기 고분자인 나일론 6으로 표면 코팅하여 매트릭스 고분자인 폴리이미드와의 친화력을 향상시켰다. FT-IR과 TEM을 통하여 5 nm 두께의 고분자 셀(shell)이 형성된 친유기화된 무기입자(BTN)를 확인하였으며, 나일론 6이 코팅된 BT의 내경과 외경의 비, 그리고 $\alpha$와의 관계를 나타낸 모식도를 통해 고분자 코팅 두께를 조절할 수 있음을 제안하였다. 제조된 BTN과의 복합화를 통하여 폴리아믹산 나노복합용액을 제조하였으며, 이를 탈수 고리화하여 열적 및 전기적 특성이 우수한 폴리이미드 나노복합필름을 제조하였다. SEM을 통하여 BTN이 매트릭스 고분자 내에 균일 분산상을 형성함을 확인하였으며, TGA와 전기적 측정을 통하여 BTN의 함량에 따른 폴리이미드 나노복합필름의 열안정성 지수, 적분 열분해 온도 및 유전율의 변화를 각각 조사하였다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.103-109
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• 2010

$LiNO_3$, $Li(CH_3COO){\cdot}2H_2O$ 그리고 $Mn(CH_3COO)_2{\cdot}4H_2O$를 출발물질로 하여 $Li_4Mn_5O_{12}$를 합성 하였으며 합성방법은 연소합성법을 사용하였다. $Li_4Mn_5O_{12}$는 $400^{\circ}C$ 이상의 열처리 온도에서 얻을 수 있었으나 $400^{\circ}C$로 열처리 하였을 때 $Mn_2O_3$가 같이 존재하는 것을 관찰할 수 있었다. $400^{\circ}C$에서 5시간동안 열처리한 $Li_4Mn_5O_{12}$를 3.7~4.4 V의 전압범위에서 1C-rate로 충방전 하였을 때 가장 좋은 첫 번째 방전용량(41.5 mAh/g)을 나타내었다. 이것을 하이브리드 커패시터에 적용하였을 때 100 mA/g의 전류밀도에서 24.74 mAh/g (10.46 mAh/cc)의 방전용량을 나타내었으며 이때의 에너지 밀도는 39 Wh/kg (16.49Wh/cc)으로 우수하였다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.181-190
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• 2023

폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti₃C₂T_x, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm^-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.425-431
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• 2005

비표면적이 큰 혼합 활성탄과 전도도가 높은 전도성고분자 폴리피롤을 이용하여 낮은 임피던스와 높은 에너지밀도를 가지는 새로운 형태의 슈퍼커패시터를 제조하였다. 전극 활성물질로 활성탄 BP-20과 MSP-20을 사용하였고, 전기 전도도를 높이기 위하여 활성탄에 전도성 개량제 카본블랙(Super P)과 2-naphthalenesulfonic acid(2-NSA)로 도핑된 전도성 고분자 폴리피롤을 첨가하였다. 용액상태의 유기 결합제 poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) [P(VdF-co-HFP)/NMP]에 전극 소재들을 혼합시켜 전극을 제조하였다. 실험 결과 최적의 전극 배합비는 78(MSP-20: BP-20=1 : 1) : 17 (Super P : Ppy=10:7) : 5 [P(VdF-co-HFP)] wt％이었다. 폴리피롤이 7 wt％ 첨가된 단위셀의 비정전용량은 28.02 F/g, DC-ESR은 $1.34{\Omega}$, AC-ESR은 $0.36{\Omega}$, 에너지밀도는 19.87 Wh/kg, 동력밀도는 9.77 kW/kg이었다. 500회 충 방전 실험 후 초기 정전용량의 80％를 유지하여 사이클 특성이 우수하였다. 폴리피롤을 첨가함으로써 낮은 내부 저항, 슈도용량(pseudo capacitance)의 발현, 낮은 전하전이저항 및 빠른 반응속도에 의하여 급속한 충 방전이 가능하였다. 그리고 활성탄의 흡탈착에 의한 비패러데이 용량과 폴리피롤의 산화 환원에 의한 슈도용량의 복합현상 때문에 비정전용량이 높게 나타났다.