• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권2호
• /
• pp.190-196
• /
• 2007

본 연구에서는 전기화학적 처리공정을 이용하여 전극판 종류에 따른 질산성 질소의 농도별 제거효율을 살펴보았고, 여기서 선정된 전극으로 운전조건(pH 변화, 전류밀도, 환원제, 교차전류)을 변화시켜 질산성 질소 제거효율, 에너지소모량에 따른 최적운전조건을 평가하였다. 또한 단일공정에 의한 처리가 아닌 다단계 전기화학적 처리를 통한 질산성 질소 제거 실험을 진행하였다. 100 mg $NO_3^{-}$ -N/L 농도로 실험한 결과에서 동일 전극인 경우 Zn-Zn 전극판, 불용성 산화전극 백금(Pt)인 경우 Pt-Ti 전극에서 높은 질산성 질소 제거효율을 나타내었다. 150 mg $NO_3^{-}$ -N/L에서 Zn-Zn 전극판인 경우 pH 조절없이 전기분해한 결과 70~85%, 불용성 산화전극인 백금(Pt)인 경우 Pt-Ti 전극에서 40~50%의 질산성 질소 제거효율을 나타내었다. 그리고 고농도인 500, 1,000 mg $NO_3^{-}$ -N/L 질산성 질소 제거 실험결과, 농도가 증가할수록 제거효율은 감소하는 경향을 보이지만 에너지 소모량에 대한 질소 제거효율은 증가하였다. 다단계 전기화학적 처리 실험결과, Test 4 조건을 최적의 조건으로 선정하였으며 그 이유는 다음과 같다. 첫 번째, 1단계에서 소모된 Zn 양극의 대부분을 2단계 이후 공정에서 회수하였고, 두 번째, 2단계 이후에서는 불용성 백금을 산화전극으로 사용함으로써 전극 소모 가능성을 줄였으며, 마지막으로 Zn을 환원전극으로 사용함으로써 Zn의 재이용 가능성을 높였다. 따라서, 질소를 함유한 표면처리 폐수 처리에 전기화학적 공정이 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.289-296
• /
• 2008

산업용 밀폐형 니켈수소전지에 사용되는 수산화니켈 및 수소저장합금 전극에 대해 반쪽전지 시험에 의한 전기화학적 특성을 조사하고, 대용량 밀폐형 니켈수소전지를 제작하여 전지의 충전 효율 및 내압 특성에 대해 평가하였다. 전기화학적 특성 실험은 전지의 충방전 사이클에 따른 전지 내압 상승 억제를 목표로 수산화니켈 전극 및 수소저장합금 전극에 대해 전위주사법을 이용하여 수행하였다. 전위주사법 실험 결과, 수산화니켈 전극의 프로톤 산화 환원 반응 양태, 산소발생 거동, 그리고 수소저장합금 전극의 수소화 반응 특성을 명확히 파악할 수 있었다. 또한 산소 과전압이 높은 수산화니켈 분말과 수소 활성화 특성이 우수한 수소저장합금 분말을 사용하여 제작한 130 Ah 니켈수소전지의 충전 효율은 1 C 전류로 충전 시 98% 수준이 얻어 졌으며 과충전 시 전지 내압이 4 atm 이하로 유지됨을 확인하였다. 그리고 충방전 사이클에 의한 전지 보존 용량도 약 400 사이클에서 약 95% 수준으로 그 특성이 우수함을 알 수 있었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.179-185
• /
• 2007

미생물연료전지는 유기성 폐기물을 처리하면서 동시에 전기에너지를 얻을 수 있다는 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 대부분의 유기성폐기물들이 발효과정을 거치면서 고농도의 VFAs가 생성되므로 미생물연료전지가 이들 VFAs로부터 전기를 얻을 수 있는지 알아보는 것은 아주 중요하다. 따라서 본 연구에서는 acetate, propionate, butyrate 및 실제 폐수인 식품가공폐수로부터 미생물 연료전지를 이용하여 전기발생 여부를 알아보았으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 미생물연료전지를 이용하여 VFAs(acetate, propionate, butyrate)와 식품가공폐수로부터 전기를 얻을 수 있었고 투여한 acetate 농도에 비례하여 cathode로 전달되는 전자(Coulomb)는 비례하였다. 낮은 농도의 acetate에서 발생파워와 acetate 농도 사이에는 비례관계를 보였다. 이는 미생물연료전지가 낮은 농도의 유기물을 측정하는 센서로서의 가능성을 보여준다. acetate에 순화된 산화전극에 butyrate를 넣었을 때 순화의 시간이 필요하였으며 일정 순화시간 후 voltage가 증가하였다. 그러나 propionate를 넣었을 때는 순화시간 없이 급격하게 voltage가 상승하였다. 따라서 미생물연료전지의 생성파워가 향상된다면 유기성 폐기물을 처리하면서 실생활에 이용할 수 있는 전기로 변환하는 장치로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권6호
• /
• pp.884-889
• /
• 2018

본 연구에서는 리튬이온커패시터의 음극으로 polyaniline $(PANI)/WO_3$ 전극을 제조하고, 이의 전기화학적 특성을 측정, 분석하였다. $WO_3$ 전극 표면에 PANI를 전기화학적으로 담지 하였을 때 PANI의 용량이 더해져 $WO_3$ 전극보다 충, 방전 용량이 향상되었다. 한편, 충, 방전 시 태양광을 조사하여 충, 방전 용량과 쿨롱 효율(coulombic efficiency)에 빛 조사가 미치는 영향을 파악하였다. $WO_3$ 전극과 $PANI/WO_3$ 전극에 태양광을 조사하였을 때, 두 전극의 충, 방전 용량과 쿨롱 효율은 태양광을 조사하지 않았을 때보다 증가하였다. 이는 $WO_3$가 빛 조사에 의해 광전자를 생성하여 전극의 전기화학적 특성에 영향을 주기 때문으로 해석되며, $PANI/WO_3$의 경우 PANI 또한 빛에 의해 여기 될 수 있어 전극의 특성이 변하게 된다. 빛 조사에 의해 추가로 생성된 광전자가 $Li^+$ 이온의 삽입(intercalation)에 사용되어 용량을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 전극의 전도성을 높여 쿨롱 효율을 향상 시키는 것으로 여겨진다. $PANI/WO_3$는 충, 방전을 반복하여 진행하게 되면 PANI의 불안정성으로 인해 용량이 점차 감소되게 되지만, 빛 조사 시에는 생성된 광전자와 정공으로 인한 산화-환원 반응에 의해 PANI의 안정성이 크게 향상되어 충, 방전 용량의 감소없이 안정적으로 유지되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제14권1호
• /
• pp.68-77
• /
• 2009

본 연구에서는 토양수세법의 적용이 곤란한 낮은 투수성의 중금속오염이 심각한 E 유수지의 퇴적토에 대하여 동전기법의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 퇴적토 내 총 Cr, Pb,Cd농도 및 퇴적토의 물리화학적 특성을 조사하고, 또한 BCR 연속추출법을 통하여 동전기복원 전후 중금속들이 어떤 형태로 존재하는지를 살펴봄으로써 오염 퇴적토 내 중금속의 처리 가능부분에 대한 평가 하였다. 동전기를 적용한 결과, 총 Cr 및Pb는 양극 쪽으로 이동하였으며, 반면 Cd의 경우는, 동전기정화 전 대부분이 이온교환/탄산염 결합태를 차지하고 있어 제거가 용이할 것으로 판단되었지만, 양극 쪽 보다는 토양 체의 중간에 가장 높게 그리고 전체적으로 음극 쪽으로 이동하는 경향을 보이고 있다. 이 때, 양그 쪽의 총 Cr농도는 초기 농도보다 약 3.5배 증가한 반면, 음극 쪽에서는 대부분 제거되고 매우 낮은 경향을 나타냈다. 동전기복원전과 처리 후 퇴적토 내 중금속 결합형태를 각 구간 중 양극부분과 음극부분과 비교한 결과, 총 Cr은 잔류태가 양극과 음극 쪽에서 감소한 반면, 산화물 태는 증가한 경향을 보였다, Pb의 경우도 반응 전에 비해 반응 후 반잔류태 부분이 감소하고 산화물 태 부분이 다소 큰 폭으로 변화된 것을 나타내고 있었으며, 양극 부분 보다는 음극부분에서 분율이 증가되어있다. 그러나 Cd는 반응 전 대부분을 차지하던 이온교환/탄산염 결합 태부분은 양극과 음극부분에서 모두 감소한 것으로 나타난 반면 반응 전 무시할 정도로 낮았던 잔류 태 부분 및 산화물 태가 증가한 경향을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제18권4호
• /
• pp.446-450
• /
• 2012

격막식 전해조에서 전해질(염화나트륨, 탄산칼륨 등)을 첨가시킨 수용액을 전해하여 음극에서 생산되는 강알카리성 전해수는 세정효과가 있고, 친환경적이어서 화학적 세정제의 대체물질로 검토되고 있다. 일본에서는 일부 자동차나 정밀부품업계 등에서 세정제로 사용되고 있다. 격막식 전해조를 사용하여 강알카리성전해수를 생산할 경우 필연적으로 양극에서 강산성전해수가 생성된다. 생성되는 강산성전해수는 용도를 찾지 못할 경우 배출되어 폐기되므로 결과적으로 전해수의 생산효율이 저하된다. 또한 격막의 오염으로 인하여 전해효율이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하고자 전극반응실과 희석실이 일체화된 무격막 일체형 전해조를 사용하고 전해질의 조성을 변화시키면서 강알카리성전해수를 생성하였으며, 이의 물성 및 특성을 확인하였다. 격막식 전해조에서 생산된 강알카리성전해수와 일체형 전해조에서 생산된 강알카리성전해수의 물성을 비교한 결과 산화환원전위(oxidation reduction potential, ORP), 염소농도에서 차이가 관찰되었다. 계면활성력을 확인하기위한 유화시험에서도 유사한 결과를 얻었으며 이로부터 무격막 일체형 전해조에서 생산된 강알카리성 전해수는 격막식 전해조에서 생산된 강알카리성 전해수처럼 세정용도로 사용 가능함을 확인하였다. 방청력 시험에서는 격막식 전해조에서 생산된 강알카리성 전해수가 우수함을 확인하였다. 무격막 일체형 전해조에서 생산된 강알카리성 전해수는 격막식 전해조에서 생산된 강알카리성 전해수와 달리 유효염소를 함유하고 있어 살균력을 보유하고 있을 것으로 사료된다.

• 대한화학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.306-313
• /
• 1973

국산 rhodochrosite 로부터 제조한 황산산성 $MnSO_4$ 수용액을 전해산화하여 건전지용 ${\gamma}-MnO_2$를 제조하는데에 관한 공업적 데이터를 얻기 위하여 하루에 4kg의 $MnO_2$를 제조할 수 있는 micro pilot plant를 설치하여 실험하였다. 광석의 침출 및 전해산화 조건을 규명하고 제품의 물성을 화학분석, DTA, X-선회절, 전자현미경사진 및 전지방전 실험 등으로 검토하였다. 적합한 전해조건은 다음과 같다. 전해액의 온도 : $90^{\circ}C$ 이상, 전류밀도 : 0.7${\sim}A/dm^2$, 양극재료 : 흑연 또는 납, 전해액의 농도 :$MnSO_4 50{\sim}150g/l $및 $H_2SO_4/MnSO_4 = 0.15{\sim}0.25$. 최적전해조건하에서 전류효율은 99%이었고 생성된 $MnO_2$는 거의 순수한${\gamma}-MnO_2$이었으며, 방전특성은 우수하였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제51권4호
• /
• pp.207-213
• /
• 2018

Not only efficiency of chlorine evolution reaction (CER) but also durability namely service life is very important property in dimensional stable anode for Ballast Water Management System (BWMS) for marine ships. Many researchers have been focused on improving efficiency of CER by controlling composition, phase and surface area for a long time, but the efforts to increase durability was relatively small. In this study, we have investigated the effect of $TiO_2$ protective interlayers on efficiency and durability of DSA electrodes. $TiO_2$ protective interlayers were prepared by thermal oxidation at 500, 600 and $700^{\circ}C$ on Ti substrate. And then the DSA electrodes consisting of $Ti/RuO_2-PdO-TiO_2$ were prepared by thermal decomposition method on $TiO_2$ interlayers. The efficiencies of CER of DSA electrodes without $TiO_2$ interlayer and with $TiO_2$ interlayer grown at 500, 600 and $700^{\circ}C$ were 94.19, 94.45, 84.60 and 76.75% respectively. On the otherhand, durabilities were 30, 55, 90 and 65 hours respectively. In terms of industrial aspect, the performance of DSA is considered high efficiency and durability which can correspond to total production of chlorine. If we considered the performance index of DSA as the product of efficiency and durability, performance indices could be recalculated as 28.26, 50.85, 76.14 and 49.89 respectively. As the thermal oxidation temperature increasing, life time were increased remarkerbly, while efficiency of CER was decreased slightly. As a result, DSA electrode with $TiO_2$ interlayer grown at $600^{\circ}C$ has shown about 2.7 times performace of original DSA electrode without $TiO_2$ interlayer.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제16권2호
• /
• pp.179-184
• /
• 2016

In recent years, the on-resistance, power loss and cell density of Si power devices have not exhibited significant improvements, and performance is approaching the material limits. GaN is considered an attractive material for future high-power applications because of the wide band-gap, large breakdown field, high electron mobility, high switching speed and low on-resistance. Here we report on the Ohmic contact resistance and reverse-bias characteristics of AlGaN/GaN Schottky barrier diodes with and without annealing. Annealing in oxygen at $500^{\circ}C$ resulted in an increase in the breakdown voltage from 641 to 1,172 V for devices with an anode-cathode separation of $20{\mu}m$. However, these annealing conditions also resulted in an increase in the contact resistance of $0.183{\Omega}-mm$, which is attributed to oxidation of the metal contacts. Auger electron spectroscopy revealed diffusion of oxygen and Au into the AlGaN and GaN layers following annealing. The improved reverse-bias characteristics following annealing in oxygen are attributed to passivation of dangling bonds and plasma damage due to interactions between oxygen and GaN/AlGaN. Thermal annealing is therefore useful during the fabrication of high-voltage GaN devices, but the effects on the Ohmic contact resistance should be considered.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권1B호
• /
• pp.79-84
• /
• 2012

질산성질소는 일반적인 지하수 오염물질로서, 본 연구에서는 영가철을 충진한 복극전해조를 이용하여 서로 다른 조건에서 질산성질소 제거실험을 수행하였다. 실험에 사용된 전해조에는 양쪽 끝에 위치한 주 전극 사이에 전도체로서 영가철이, 비전도체로서 규사가 혼합하여 충진되었다. 모의폐수(오염된 지하수를 모사하였으며 초기 질산성질소 농도 약 30 mg/L, 전기전도도 약 300 ${\mu}S/cm$)를 이용한 연속식 실험에서 인가전압 600 V, 유입유량 20 mL/min으로 최대 99% 이상의 질산성질소를 제거하였다. 최적 혼합비 및 최적 유입유량은 각각 1:1~2:1(규사:영가철), 30 mL/min으로 결정하였다. 질산성질소의 주입농도에 따라 유출수의 pH가 비례적으로 거동하였으며, 질산성질소 환원의 최종산물로서 약 60% 정도가 암모니아로 유출되었다. 실험이 끝난 후 영가철 표면에서의 산화철은 대부분 magnetite형태로 존재하였다.