• 멤브레인
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• 제31권2호
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• pp.133-144
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• 2021

알칼리 수전해 시스템은 다양한 수소 생산 공정 중에서 가장 온실가스 발생량이 적은 그린 수소를 생산하는 방식 중 가장 오래된 기술이다. 알칼리 수전해 시스템은 알칼리 조건에서 사용되며, 고분자 전해질막 수전해와는 다르게 니켈, 코발트, 은 등의 안정한 전이금속을 전극촉매로 사용할 수 있다. 이 시스템은 가격이 저렴하고 대용량화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 알칼리 수전해 시스템은 20세기 초부터 MW급 수소발생장치에 적용되어 왔으며 현재 20여 개의 제조업체에서 상용제품을 판매하고 있는 안정화된 기술이다. 본 논문에서는 알칼라인 수전해의 기본원리 및 사용되는 촉매, 전극, 격막 등에 대해 알아보고 그 중 핵심소재인 격막의 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• 세라미스트
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• 제22권2호
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• pp.182-188
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• 2019

Alternative energy sources to the systems using hydrocarbon fuels have been actively developed due to exhaustion of fossil fuels and issue of global warming by CO₂. Fuel cells have attracted great attentions to solve these issues as electricity can be produced with product of clean H₂O by using H₂-O₂ as a fuel. Besides, using reverse reactions make it possible to produce H₂ and O₂ gas from electrolysis of water. There are various fuel cells systems depending on the types of electrolyte, and in this mini-reviews, the main aim is to focus on perovskite oxides as a catalyst for oxygen-evolution reactions in alkaline electrolysis and its potential to application of alkaline electrolysis systems.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권1호
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• pp.76-81
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• 2016

An anatase TiO₂ nanotube array (NTA) was fabricated by anodization and successive heat treatments. When the anatase TiO₂ NTA was cathodically polarized, its color changed to blue, and it could be used as an electrochemically active anode for an oxygen evolution reaction (OER) in alkaline water electrolysis. The structure of the blue anatase TiO₂ NTA was controlled by the anodization conditions and its catalytic activity increased with an increase of the surface area. The activity of the blue anatase TiO₂ NTA gradually reduced with the continued OER because of the partial oxidation of Ti³⁺ to Ti⁴⁺. However, an intermittent cathodic regeneration process could significantly slow its reduction rate. The blue anatase TiO₂ NTA could be an alternative anode for alkaline water electrolysis.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.330-336
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• 2022

In order to evaluate the possibility as a separator in alkaline water electrolysis, the high temperature characteristics were evaluated by measuring the membrane resistance and durability of 5 types of commercial anion exchange membranes in 7 M KOH solution and at 80℃. The membrane resistance of AEM membrane measured in 7 M KOH solution and at 80℃ had a lower value of about 8-24 times compared to the other membranes. The durability of AEM membrane tested with the soaking time in 7 M KOH solution and at 80℃ showed a very good stability and that of FAAM40 and FAAM75-PK showed secondly a good stability. The thermal stability with the soaking time in 7 M KOH solution and at 80℃ of FAAM40 and FAAM75-PK membrane analyzed by thermo-gravimetric analysis showed a good stability compared to the other membranes.

• 멤브레인
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• 제27권6호
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• pp.477-486
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• 2017

수소는 산업용 전력생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지 담체로 인식되고 있다. 미래 저탄소 에너지 시스템에서 에너지 저장은 전력 수요에 유연하지 않거나 간헐적인 공급의 균형을 이루기 위한 중추적인 역할을 담당할 수 있을 것이다. 수소는 에너지 담체로서 전기에너지를 화학에너지로, 화학에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 저장 방법 중의 하나이다. 수소제조 방법 중에서, 특히, 물의 전기분해를 이용한 방법은 신재생 에너지원과의 접목을 고려할 때 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있다. 물 전기분해 수소제조 기술은 전기를 이용하여 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법으로, 화석연료 이용 제조방법과 비교하여 수소를 제조할 때 지구환경 오염물질인 이산화탄소의 배출이 없다. 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 대하여 분석하고자 하였다. 물 전기분해는 수소제조 방법의 하나로 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid) 시스템의 요소기술로도 주목을 받고 있다. 본 총설에서는 물 전기분해에 대한 원리와 종류, 특히 알칼리 수전해에 대한 최근 연구동향에 대해 설명하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권3호
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• pp.183-196
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• 2017

The research efforts directed at advancing water electrolysis technology continue to intensify together with the increasing interest in hydrogen as an alternative source of energy to fossil fuels. Among the various water electrolysis systems reported to date, systems employing a solid polymer electrolyte membrane are known to display both improved safety and efficiency as a result of enhanced separation of products: hydrogen and oxygen. Conducting water electrolysis in an alkaline medium lowers the system cost by allowing non-platinum group metals to be used as catalysts for the complex multi-electron transfer reactions involved in water electrolysis, namely the hydrogen and oxygen evolution reactions (HER and OER, respectively). We briefly review the anion exchange membranes (AEMs) and electrocatalysts developed and applied thus far in alkaline AEM water electrolysis (AEMWE) devices. Testing the developed components in AEMWE cells is a key step in maximizing the device performance since cell performance depends strongly on the structure of the electrodes containing the HER and OER catalysts and the polymer membrane under specific cell operating conditions. In this review, we discuss the properties of reported AEMs that have been used to fabricate membrane-electrode assemblies for AEMWE cells, including membranes based on polysulfone, poly(2,6-dimethyl-p-phylene) oxide, polybenzimidazole, and inorganic composite materials. The activities and stabilities of tertiary metal oxides, metal carbon composites, and ultra-low Pt-loading electrodes toward OER and HER in AEMWE cells are also described.

• 전자공학회논문지
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• 제50권7호
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• pp.269-274
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• 2013

전해 산성이온수는 알칼리성 이온수에 비해 응용분야가 음용을 목적으로 하는 알칼리이온수와 많이 다르게 이용되고 있으며 ph 농도에 따라 강산성인 경우 잔류염소에 의한 살균 목적의 소독제로 사용되고, 중산성인 경우 세척과 세안으로 사용하고, 약산성인 경우 식재료와 혼합하여 요리에 널리 사용할 수 있다. 이런 산성이온수를 생성하기 위해서는 물을 전기분해 하여 사용하는데 전기분해 하는 과정에서 염소가스와 수산화나트륨 등의 물질로 살균력을 가지며, 전기분해시 +전극 쪽으로 -이온을 띤 염소, 인, 유황 등의 유기물이 모여져 산성이온수를 만든다. 또한 산성수와 알칼리수를 분리하기 위해서 격막을 사용했다. ph 농도변화의 구현방법은 Microprocessor를 이용하여 강산성에서 약산성 사이의 ph 농도를 PWM(pulse width modulation) 제어로 3종류의 PWM 전압을 전해조 전극에 인가하여 PWM제어에 의한 연속적으로 농도가 조절된 산성수가 생성되게 구현하였다.

• 멤브레인
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• 제31권4호
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• pp.275-281
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• 2021

알칼리 수전해용 격막으로 사용가능성을 평가하기 위해 5종류의 상용 음이온교환막의 열적안정성, 이온전도도, 내구성을 평가하였다. TGA (thermo-gravimetric analysis)로 분석한 열적안정성은 FAAM-PK-75와 FAAM-40 막이 다른 3종류의 AEM, AHO, AHA 막과 비교하여 좋은 성능을 보였다. 25℃와 80℃, 7 M KOH 수용액에서의 이온전도도는 AEM막이 다른 막과 비교하여 약 4~17배 높은 값을 보였다. 25℃, 7 M KOH 수용액에서 측정한 내구성은 FAAM-PK-75막이 다른 막과 비교하여 안정하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.636-641
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• 2016

Alkaline water electrolysis is commercial hydrogen production technology. It is possible to operate MW scale plant. Because It used non-precious metal for electrode. But It has relatively low current density and low efficiency. In this study, research objective is development of anode for alkaline water electrolysis with low cost, high corrosion resistance and high efficiency. Stainless steel 316L (SUS 316L) was selected for a substrate of electrode. To improve corrosion resistance of substrate, Nickel (Ni) layer was electrodeposited on SUS 316L. Ni-Fe alloy was electrodeposited on the passivated Ni layer as active catalyst for oxygen evolution reaction(OER). We optimized preparation condition of Ni-Fe alloy electrodeposition by changing current density, electrodeposition time and composition ratio of Ni-Fe electrodeposition bath. This electrodes were electrochemically evaluated by using Linear sweep voltammetry (LSV) and Cyclic voltammetry (CV). The Ni-Fe alloy (Ni : Fe = 1 : 1) showed best activity of OER. The optimized electrode decreased overpotential about 40% at $100mA/cm^2$ compared with Ni anode.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권4호
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• pp.349-358
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• 2023

본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 초기강도를 증진시키고, 탄산화 저항성과 염해 저항성을 향상시키기 위해 탄산칼륨을 전기분해하여 생성된 알칼리수를 배합수로 사용하여 콘크리트를 제작하였다. 초기강도 증진을 확인하기 위해 압축강도 측정을 진행하였으며, 촉진 탄산화 시험과 염소이온 침투저항성 시험을 진행하였다. 실험결과 일반 배합수를 사용한 콘크리트에 비해 전기분해 알칼리수를 배합수로 활용한 콘크리트의 초기강도가 증진된 것을 확인하였으며, 탄산화 저항성과 염소이온 침투저항성 또한 향상된 것을 확인하였다.