• 한국세라믹학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.84-92
• /
• 2001

(La,Sr)MnO$_3$(LSM)-YSZ 복합체 양극의 산소환원 반응기구에 대해 고찰하였다. YSZ를 첨가함에 따라 복합체 양극의 ohmic 저항이 증가하고, 분극 저항은 YSZ를 40 wt%~50 wt% 혼합하였을 때 최소값을 나타내었다. 또한 LSM-YSZ 복합체 양극의 산소환원 반응기구는 1가 산소이온의 표면확산과 산소이온전달반응에 의해서 지배됨을 알 수 있었다. 임피던스 분석 결과에 따르면 고주파수 영역에서 나타나는 반원은 산소이온전달반응으로 산소분압 의존성이 거의 없고, YSZ가 40 wt% 첨가되었을 때 최소값을 나타내었다. 중간주파수 영역에서 나타나는 반원은 1가 산소이온의 표면확산반응으로 산소분압 의존성은 약 1/4이고, YSZ가 40~50 wt% 첨가되었을 때 최소값을 나타냈다. 한편, 저주파수 영역에 나타나는 반원은 가스확산반응으로 산소분압 의존성이 1이고, 온도에 따른 의존성이 거의 없었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.93-99
• /
• 2001

(La,Sr)MnO$_3$(LSM)-YSZ 복합체 양극에 있어서 소결온도 및 전극두께와 cathodic potential이 전극 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 양극의 소결은 삼상계면의 양을 결정하는 중요한 변수로 LSM 단미 양극과 YSZ가 40 wt% 포함된 LSM-YSZ 복합체 양극 모두 120$0^{\circ}C$에 소결했을 때 가장 낮은 분극저항을 나타내었다. 또한 양극 후막의 두께가 얇아지면 양극의 in-plane 저항이 증가하여 ohmic 저항이 증가하였는데, LSM-YSZ 복합체 양극의 경우 약 30$mu extrm{m}$ 정도의 전극두께가 가장 효과적인 전극 특성을 나타내었다. 한편, LSM-YSZ 복합체 양극에 -0.5 V의 cathodic potential을 인가함에 따라 양극에서 일어나는 산소환원반응의 활성이 증가하였는데, 1가 산소이온의 표면확산반응의 분극저항은 감소하였으나, 고주파수 영역에서 나타나는 산소이온전달반응의 저항은 거의 변화하지 않았다. 이것은 Mn의 환원에 의한 양극표면에 생성된 산소공공에 기인한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제2권1호
• /
• pp.20-25
• /
• 2011

This work focuses on the behavior of the overpotential increase due to a utilization rise in a molten carbonate fuel cell. The behavior is generally explained by Nernst loss, which is a kind of voltage loss due to the thermodynamic potential gradients in a polarization state due to the concentration distribution of reactant species through the gas flow direction. The evaluation of Nernst loss is carried out with a traditional experimental method of constant gas utilization (CU). On the other hand, overpotential due to the gas-phase mass-transport resistance at the anode and cathode shows dependence on the utilization, which can be measured using the inert gas step addition (ISA) method. Since the Nernst loss is assumed to be due to the thermodynamic reasons, the voltage loss can be calculated by the Nernst equation, referred to as a simple calculation (SC) in this work. The three values of voltage loss due to CU, ISA, and SC are compared, showing that these values rise with increases in the utilization within acceptable deviations. When we consider that the anode and cathode reactions are significantly affected by the gas-phase mass transfer, the behavior strongly implies that the voltage loss is attributable not to thermodynamic reasons, namely Nernst loss, but to the kinetic reason of mass-transfer resistance in the gas phase.

• Corrosion Science and Technology
• /
• 제21권5호
• /
• pp.340-347
• /
• 2022

In this research, mixed metal oxide (TiO₂, RuO₂) coating was applied to grade 1 titanium as a bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Electrochemical experiments were carried out in an aqueous solution of pH 3 (H₂SO₄ + 0.1 ppm HF, 80 ℃) determined by DoE. The air was bubbled to simulate a cathode environment. Potentiodynamic polarization test revealed that corrosion current densities of the titanium substrate and MMO-coated specimen were 0.180 µA/cm² and 4.381 µA/cm², respectively. There was no active peak. After potentiostatic experiment, current densities of the titanium substrate and the MMO-coated specimen were 0.19 µA/cm² and 1.05 µA/cm², respectively. As a result of observing the surface before and after the potentiostatic experiment, cracked dried clay structures were observed without corrosion damage. Both the titanium substrate and the MMO-coated specimen could not satisfy the interfacial contact resistance suggested by the DoE. Thus, further research is needed before they could be applied as bipolar plates.

• 전기화학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.106-112
• /
• 2021

최근에 알칼리막연료전지의 막전극접합체에서 이오노머에 의한 촉매 피독에 대한 연구 결과들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해서 전극 제조 시에 사용되는 유기용매의 성분을 조절하여 막전극접합체의 성능을 향상시키고자 하였다. Fuma-Tech사의 상용 이오노머를 사용하여 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)와 Ethylene glycol (EG)를 이용한 4가지의 혼합용매를 제조하였다. 혼합용액을 이용하여 제조된 캐소드 전극은 NMP기반의 상용 이오노머에 비해서 약 36%의 향상된 분극성능을 나타내었다. 이것은 용매의 종류에 따른 이오노머의 분산성 차이에 따른 결과로 추측되며 비균일성 분포의 이오노머가 전극의 성능을 향상시키는 것으로 관찰되었다. 이에 관한 원인분석을 위해서 막전극 접합체의 고주파 저항, 내부저항 보정 분극곡선, Tafel 기울기, Mass activity 및 임피던스 분광법을 사용하여 특성 분석을 실시하였다. 이오노머의 비용매의 비율 증가에 따라서 캐소드 전극 성능이 개선되는 것을 확인하였고, 이것은 이오노머의 입도 분포에 따라서 촉매의 피독이 감소되는 결과로 판단된다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제48권2호
• /
• pp.68-72
• /
• 2015

The corrosion behavior of metals and alloys for the safety of offshore structures in seawater was investigated for the application of sacrificial anodes. The experiments were focused on the polarization behaviors and the surface morphology of each metal after experiments. Pure Zn, pure Al (Al1050), Al alloys (Al5052, Al6061), Mg alloys (AZ31, AZ91D) and steel (SCM440) were assessed in 3.5% sodium chloride solution by means of potentiodynamic polarization to verify the galvanic corrosion potential ($E_{couple}$). Potentiostat plots were plotted to compare the surface and corrosion current density ($i_{couple}$) of metals as sacrificial anodes in seawater to protect steel alloy as a cathode. Al alloys showed the best performance as a sacrificial anode, on the other hand, Mg alloys showed overprotection behavior. The surface morphologies of sacrificial anodes were observed by FESEM and compared.

• 한국표면공학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.105-115
• /
• 1985

Lead-tin-copper ternary alloy electrodeposition is conducted onto the inner bore surface of plain bearings as an overlay in order to investigate the effect of slot width, current density and fluoboric acid concentration on the uniformity of overlay. The thickness of overlay is analyzed by means of current distribution resulting from the overvoltage of plating bath and the apparent distance between cathode and anode. The result demonstrate that the uniformity of overlay is remarkably dependent of the slot size and current density, but has little bearing on the fluoboric acid concentration over 100g/L. This present study indicates that uniform overlay is obtainable within the tolerable thickness of ${\pm}2{\mu}m$ by using the slot width of 22mm. The surface morphology examination also shows the important role of concentration polarization of the micro-uniformity of overlay. The micro-uniformity has improved at the low concentration polarization which resulted from operating at the low current density and high fluoboric acid concentration. The surface morphology of deposits exhibits the vivid pyramid crystalline in the plating condition of low concentration polarizatio and all deposits have columnar structure parallel to the applied electric field regardless of the electroplating condition used.

• Corrosion Science and Technology
• /
• 제23권1호
• /
• pp.54-63
• /
• 2024

This work investigated the influence of concentration and applied potential on the characteristics of zinc powder (purity, apparent density, morphology, particle size distribution, and particle zeta potential) produced by the electrochemical process from waste brass. High-purity zinc powder is obtained using selective leaching of industrial brass waste in acidic, neutral, and alkaline solutions. The free immersion method with and without voltage using linear polarization technique is used. In the electrochemical process, hydrochloric acid HCl in three different concentrations (0.1, 0.2, and 0.3) M is used. The time and the distance between the electrodes are set to be 30 min and 3 cm, respectively. It has been found that the percentage purity is 98%, 96%, and 94% for the acidic, neutral, and alkaline solutions, respectively. In addition, the morphology of zinc powder analyzed by SEM was dendritic and mossy. It has been recorded that the purity of zinc increases with the increase of the concentration and applied potential. The highest value of purity for zinc powder was %98.58 in 1000 mV and 0.3M concentration for graphite cathode.

• 한국환경과학회지
• /
• 제5권5호
• /
• pp.593-603
• /
• 1996

용응탄산염 연료전지의 산소전극성능모사를 위한 이중기공구조의 filmed agglomerate model을 연구하였다. 이 모델에서는 전극과 전해질 계면의 물리, 화학적인 현상 및 전극반응기구를 고려하여 정상상태 에서 전극의 특성을 조업조건에 따라 표시할 수있다. 기존의 연구에서 기하학적인 구조를 가정하여 전극반응면적을 이론적으로 계산한 반면에 본 연구에서는 porosimeter를 이용한 기공도와 기공구조 분포 측정자료를 이용한 방법을 제시하였다. 계산결과는 전극재질, 기체조성, 전극두께, agglomerate 기공도 및 전해질 막의 두께에 따른 영향을 전류밀도와 과전압의 관계로 표시하였다. 또한 전극 재질로 perovskite (La0.8Sr0.2CoO3)와 NiO를 사용하여 실제전지를 이용한 성능을 측정하여 이론치와 비교하였다. 두전 극의 반쪽전지 실험에서 유사한 성능을 나타내었다. Perovskite 전극은 전극 기공도 65%, agglomerate 기공도 12% 그리고 전극두께 1.5~2mm에서 최적의 결과를 보여주었다. NiO전극의 경우 peroxide 반응기구에서 superoxide 반응기구의 계산결과보다 실험치와 일치하는 좋은 결과를 보였다.

• 대한화학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.180-185
• /
• 1979

각종 陰極, 卽 Ti, Zr, Ni, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Pb 및 흑연의 사용으로 2-butyne-1, 4-diol (BID)로부터 2-butene-1,4-diol (BED)까지의 電氣化學的 還元擧動에 관하여 연구하였다. IB族 金屬을 陰極으로 사용한 陰極分極曲線은 알칼리용액중에서 BID에 對해 한개의 還元波가 생기나 BED의 경우는 지지전해질내에서와 마찬가지로 還元波가 생기지 않았다. 고로 BID환원반응에 가장 적당한 陰極은 Cu, Ag, Au임을 알았다. 알칼리性 BID용액에서 銀電極을 사용한 電位走査法에서 peak電流는 電位走査速度의 제곱근과 BID농도에 比例하였다. 限界電流의 對數와 絶對溫度의 逆數의 관계로부터 구한 BID의 活性化에너지는 3.75kcal/mole였다. 고로 알칼리용액중 銀電極을 사용한 BID의 還元電流는 自己擴散에 의한 擴散電流임을 알았다.