• 전기화학회지
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• 제15권3호
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• pp.190-197
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• 2012

비닐에틸렌 카보네이트(VEC: vinyl ethylene carbonate)를 전해질 첨가제로 사용했을 때 하이브리드 커패시터(hybrid capacitors) 전극에서 나타나는 전기화학적 특성변화에 대해서 고찰하였다. 하이브리드 커패시터는 양극은 활성탄(AC : activated carbon) 음극은 리튬티타늄옥사이드(LTO: $Li_4Ti_5O_{12}$)를 사용하였고, 전해질로서는 에틸렌 카보네이트(EC: ethylene carbonate): 디메틸 카보네이트 (DMC: dimethyl carbonate) : 에틸메틸 카보네이트(EMC : ethyl methyl carbonate)를 사용하였고, 염으로 육불화인산리튬($LiPF_6$: lithium hexafluoro phosphate)을 사용하였다. 전극 표면의 산소관능기 그룹을 제거하고, 표면을 환원시킴으로써 전극에 안정성을 향상시킨다고 알려진 VEC의 첨가량에 따른 전기화학적 특성을 평가하였으며, 0.7%(부피비)의 VEC첨가시, 가장 우수한 전기화학적 특성을 얻을 수 있었다. 0.7% 이상 첨가하였을 경우, 오히려 부반응 증가로 전기화학적 성능이 감소하였다. X-ray photoelectron spectrocopy (XPS) 결과로부터 LTO 전극에서 VEC가 첨가되지 않은 전해질에 비해 LiF가 감소한 것을 확인 할 수 있었다. VEC가 첨가되지 않은 전해질은 2500 사이클 후, 43.2 %의 용량 유지를 나타냈지만, 최적화된 VEC 첨가를 통하여 82.7 %의 높은 용량을 유지하는 특성을 가진 하이브리드 커패시터를 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.13-18
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• 2024

웨어러블 디바이스용 유연 전극 소재 개발을 위해 탄소섬유 토우(carbon fibers tow)의 전처리에 따른 전기화학적 특성을 조사하고, 이를 활용하여 포도당을 타겟으로 전기화학적 비효소 센서를 제작하였다. 탄소섬유 토우는 탈사이징(desizing)과 활성화(activation) 공정을 통해 전처리 되었으며, 활성화는 화학적 산화와 전기화학적 산화의 두 가지 방법으로 이루어졌다. 전처리된 샘플은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 표면 분석되었으며, 전기화학적 특성 및 센싱성능 분석은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분석법을 이용하여 수행되었다. 탄소섬유 토우는 전처리를 통해 감소된 R_et와 ΔE_p, 증가된 I_p 등 향상된 전기화학적 특성을 보였으며, 두 활성화 방법에서는 유사한 전기화학적 특성이 얻어졌다. 본 연구에서는 전기화학센서 적용을 위해 전기화학적으로 활성화된 탄소섬유 토우를 최종 전극 물질로 선정하였다. 이 전극을 기반으로 제작된 비효소적 포도당 검출 센서는 0.09899~3.754 mM과 3.754~50 mM의 선형 구간에서 각각 0.744 mA/mM과 0.330 mA/mM 정도의 향상된 감도를 보였다. 본 연구를 통해 탄소섬유 토우의 전극 소재로서 사용 가능성을 확인했으며, 고성능 유연 전극 소재 개발에 기초 연구로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.60-65
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• 2005

연속적 전기흡착 셀에서 활성탄소섬유 부직포 전극을 사용하여 U(VI) 함유 폐액을 처리하였다. 더 낮은 전위에서 U(VI)의 전기흡착 효율을 높이기 위하여 ACFs를 화학약품으로 표면처리하고 그의 세공구조 및 관능기의 변화를 조사하였으며 처리조건이 U(VI)의 흡착에 미치는 영향을 고찰하였다. 표면처리한 모든 ACFs의 비표면적은 감소하였다. 중성염 및 염기성 용액으로 처리한 ACFs의 산성관능기는 감소했지만 산성 용액으로 처리한 ACFs의 산성관능기는 증가하였다. 산성관능기는 U(VI)의 흡착을 차단하여 산성용액 처리 ACFs 전극은 처리하지 않은 ACFs 전극에 비하여 U(VI)의 흡착용량이 감소했다. 중성염과 염기성 용액으로 처리한 ACFs 전극은 흡착용량이 크게 증가하여 -0.3 V의 낮은 전위에서도 처리하지 않은 ACFs 전극의 -0.9 V에 상응하는 결과를 얻었다. 이러한 결과는 ACFs 표면의 산성관능기 감소에 의한 이온의 차단효과(Shielding effect)가 줄어들 뿐만 아니라 음전위 가용에 의한 전기이중층 내에서의 $OH^-$의 증가로 U(VI) 흡착이 효율적으로 진행되었기 때문이다.

• 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.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제14권1호
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• pp.9-16
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• 2018

We have developed an electrostatic precipitation (ESP) type air cleaner for indoor air quality and investigated its performances regarding CADR (Clean air delivery rate), single-pass efficiency and gas removal efficiency. The ESP air cleaner used an ACF (Activated carbon fiber) filter for gas removal and the ACF as a high voltage electrode for particle removal. The ESP air cleaner was tested in a chamber with the volume of $1m^3$ regarding CADR and gas removal efficiency. The applied CADR area of the ESP was $1.8m^2$. Gas removal efficiency was tested with 3 gases (Acetaldehyde, Acetic acid, Ammonia). As the results of the gas removal efficiency, the ESP air cleaner shows the removal efficiencies of 90, 98 and 85% for acetaldehyde, acetic acid and ammonia, respectively.

• 한국재료학회지
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• 제30권9호
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• pp.458-464
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• 2020

Zinc-ion hybrid supercapacitors (ZICs) have recently been spotlighted as energy storage devices due to their high energy and high power densities. However, despite these merits, ZICs face many challenges related to their cathode materials, activated carbon (AC). AC as a cathode material has restrictive electrical conductivity, which leads to low capacity and lifetime at high current densities. To overcome this demerit, a novel boron (B) doped AC is suggested herein with improved electrical conductivity thanks to B-doping effect. Especially, in order to optimize B-doped AC, amounts of precursors are regulated. The optimized B-doped AC electrode shows a good charge-transfer process and superior electrochemical performance, including high specific capacity of 157.4 mAh g^-1 at current density of 0.5 A g^-1, high-rate performance with 66.6 mAh g^-1 at a current density of 10 A g^-1, and remarkable, ultrafast cycling stability (90.7 % after 10,000 cycles at a current density of 5 A g^-1). The superior energy storage performance is attributed to the B-doping effect, which leads to an excellent charge-transfer process of the AC cathode. Thus, our strategy can provide a rational design for ultrafast cycling stability of next-generation supercapacitors in the near future.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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• pp.701-706
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• 2003

A study on the electrosorption of U(VI) onto porous activated carbon fibers (ACFs) was performed to treat uranium-containing lagoon sludge. Effective U(Ⅵ) removal is accomplished when a negative potential is applied to the activated carbon fiber(ACF) electrode. For a feed concentration of 100mg/L, the concentration of U(VI) in the cell effluent is reduced to less than 1mg/L. The adsorbed uranium could be deserted from the ACF by passing a 1M NaCl solution through the cell and applying a positive potential onto the electrode. The regeneration of ACF from the cycling experiments was confirmed.

• 센서학회지
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• 제6권6호
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• pp.437-444
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• 1997

A potentiometric L-lysine-selective sensor is described for the direct determination of lysine. The sensor system is based on a carbon dioxide gas sensing electrode and an L-lysine decarboxylase immobilized to CNBr-activated sepharose 4B. A highly selective L-lysine sensor has been prepared with immobilizing enzyme slurry put into reaction buffer solution. The optimum conditions for the measurement were evaluated by various experiments. This sensor exhibits a linear response to L-lysine concentrations from $10^{-4}M$ to $10^{-1}M$. Response time of this lysine sensor is shorter than 30secs and the immobilized enzyme slurry is stable over one year.

• 공업화학
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• 제18권4호
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• pp.381-385
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• 2007

본 논문은 코크스를 출발물질로 사용하여 KOH로 활성화시킴으로써 초고용량 커패시터의 전극활성물질인 고밀도 활성탄을 제조하였다. 활성화 시에 약품량을 줄이고 합성 조건을 제어함으로써 활성탄의 비표면적을 줄였다. 활성탄 비표면적은 $500{\sim}1260m^2/g$을 나타내었고, 전극밀도는 $0.68{\sim}0.83g/cm^3$로 측정되었다. 풀셀을 구성하여 용량 측정을 한 결과, 최고 20F/cc의 체적 당 용량 값(하프 셀 기준 95 F/cc 정도)을 보여 페놀레진 기반의 상용 활성탄에 비하여 상대적인 우위를 보였다.

• 대한안전경영과학회:학술대회논문집
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• 대한안전경영과학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.247-257
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• 2004

Electrodes were fabricated based on activated carbon powder BP-20, conducting agent such as Super P, vapor grown carbon fiber (VGCF) and acetylene black (AB), and the mixed binders of flexible poly(vinylidenefluoridehexafluoropropylene) [P(VdF-co-HFP)] and cross linking dispersion agent of polyvinylpyrrolidone (PVP) to increase mechanical strength. According to impedance measurement of the electrode with the addition of conducting agent, we found that it was possible to charge rapidly by the fast steady-state current convergence due to low equivalent series resistance (AC-ESR, fast charge transfer rate at interface between electrode and electrolyte and low RC time constant. The self-discharge of unit cell showed that diffusion process was controlled by the ion concentration difference of initial electrolyte due to the characteristics of Electric Double Layer Capacitor (EDLC) charged by ion adsorption in the beginning, but this by current leakage through the double-layer at the electrode/electrolyte interface had a minor effect and voltages of curves were remained constant regardless of electrode material. We found that the 2.3V/230F grade EDLC would be applied to industrial safety usage such as uninterrupted power supply (UPS) because of the constant DC-ESR by IR drop regardless of discharge current.