• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.587-595
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• 2018

Recently, research is being conducted to use a fuel cell as a power source of unmanned aircraft. However, safety standards about applying fuel cells to unmanned aircraft are insufficient. In this paper, to improve the safety of the fuel cells for unmanned aircraft is experimentally studied. For this reason, standards for safety of fuel cells were analyzed. And influence of vibration among the evaluation items related to the safety of the fuel cell for unmanned aircraft was discussed. In order to, at constant intervals, vibration was applied to the fuel cell, then the performance was measured, the measurement items were gas tightness, polarization curve, frequency response analysis (FRA). A total of 220 hours was experimented at 20 hour intervals. the result of vibration test, gas leakage rate was a maximum of -0.04826 kPa/min and Polarization curve reached a maximum of 1.0103 times of the initial value, the charge transfer resistance reached a maximum of 1.0104 times of the initial value. This research indicate that performance of fuel cell is affected by vibration and this study is expected to contribute to the safety of fuel cell for unmanned aircraft.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.62-69
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• 2022

그래핀은 부피에 비해 표면적이 넓고 뛰어난 기계적 물성과 전기전도성을 가지며 생체적합성이 우수하다. 본 연구에서는 전기화학적 방법을 이용하여 indium tin oxide (ITO) 글래스 슬라이드 표면에 산화그래핀을 증착·환원시킨 전극을 제작하였고 그래핀으로 표면 개질된 ITO의 전기화학적 특성을 조사하였다. 산화그래핀의 증착과 환원에 순환전압전류법을 사용하였다. 주사전자현미경과 에너지 분산형 X-선 분광법을 사용하여 그래핀이 코팅된 ITO 표면을 관찰하였다. 순환전압전류법과 전기화학 임피던스 분광법을 사용하여 제작된 전극들의 전기화학 특성을 평가하였다. 사이클 수와 주사 속도는 산화그래핀 증착과 환원도에 상당한 영향을 미쳤으며 제작된 전극의 전기화학 특성도 달랐다. ITO 전극에 비하여 그래핀으로 표면 개질된 ITO는 전극 계면에서의 전하 전달 저항이 낮았고 더 많은 전류를 생산하였다. 그래핀으로 표면 개질된 ITO 표면에 고정화된 포도당 산화효소는 포도당을 산화시키며 성공적으로 전자들을 생성하였다.

• 센서학회지
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• 제30권4호
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• pp.191-195
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• 2021

Pure ZnFe₂O₄ and Fe₂O₃-ZnFe₂O₄ hetero-composite spheres were prepared by ultrasonic spray pyrolysis of a solution containing Zn- and Fe-nitrates. Additionally, the sensing characteristics of these spheres in the presence of 5 ppm ethanol, benzene, p-xylene, toluene, and CO (within the temperature range of 275-350 ℃) were investigated. The Fe₂O₃-ZnFe₂O₄ hetero-composite sensor with a cation ratio of [Zn]:[Fe]=1:3 exhibited a high response (resistance ratio = 140.2) and selectivity (response to p-xylene/response to ethanol = 3.4) to 5 ppm p-xylene at 300 ℃, whereas the pure ZnFe₂O₄ sensor showed a comparatively lower gas response and selectivity. The reasons for the superior response and selectivity to p-xylene in Fe₂O₃-ZnFe₂O₄ hetero-composite sensor were discussed in relation to the electronic sensitization due to charge transfer at Fe₂O₃-ZnFe₂O₄ interface and Fe₂O₃-induced catalytic promotion of gas sensing reaction. The sensor can be used to monitor harmful volatile organic compounds and indoor air pollutants.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권2호
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• pp.246-256
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• 2021

Mo,Cu-doped CeO₂ (CMCuO) nanopowders were synthesized by the nitrate-fuel combustion method aiming to improve the electrical and electrochemical properties of its Mo-doped CeO₂ (CMO) parent by the addition of copper. An electrical conductivity of ca. 1.22·10^-2 S cm^-1 was measured in air at 800℃ for CMCuO, which is nearly 10 times higher than that reported for CMO. This increase was associated with the inclusion of copper into the crystal lattice of ceria and the presence of Cu and Cu₂O as secondary phases in the CMCuO structure, which also could explain the increase in the charge transfer activities of the CMCuO based anode for the hydrogen and carbon monoxide electro-oxidation processes compared to the CMO based anode. A maximum power density of ca. 120 mW cm^-2 was measured using a CMCuO based anode in a solid oxide fuel cell (SOFC) with YSZ electrolyte and LSM-YSZ cathode operating at 800℃ with humidified syngas as fuel, which is comparable to the power output reported for other SOFCs with anodes containing copper. An increase in the area specific resistance of the SOFC was observed after ca. 10 hours of operation under cycling open circuit voltage and polarization conditions, which was attributed to the anode delamination caused by the reduction of the Cu₂O secondary phase contained in its microstructure. Therefore, the addition of a more electroactive phase for hydrogen oxidation is suggested to confer long-term stability to the CMCuO based anode.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.441-441
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• 2009

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have been widely investigated as a next-generation solar cell because of their simple fabrication process and low coats. The cells use a porous nanocrystalline TiO2 matrix coated with a sensitizer dye that acts as the light-harvesting element. The photo-exited dye injects electrons into the $TiO_2$ particles, and the oxide dye reacts with I- in the electrolyte in regenerative cycle that is completed by the reduction of $I_3^-$ at a platinum-coated counter electrode. Since $TiO_2$ porous film plays a key role in the enhancement of photoelectric conversion efficiency of DSSC, many scientists focus their researches on it. Especially, a high light-to-electricity conversion efficiency results from particle size and crystallographic phase, film porosity, surface structure, charge and surface area to volume ratio of porous $TiO_2$ electrodes, on which the dye can be sufficiently adsorbed. Effective treatment of the photoanode is important to improve DSSC performance. In this paper, to obtain properties of surface and dispersion as nitric acid treated $TiO_2$ photoelectrode was investigate. The photovoltaic characteristics of DSSCs based the electrode fabricated by nitric acid pre-treatment $TiO_2$ materials gave better performances on both of short circuit current density and open circuit voltage. We compare dispersion of $TiO_2$ nanoparticles before and after nitric acid treatment and measured Ti oxidized state from XPS. Low charge transfer resistance was obtained in nitric acid treated sample than that of untreated sample. The dye-sensitized solar cell based on the nitric acid treatment had open-circuit voltage of 0.71 V, a short-circuit current of 15.2 mAcm-2 and an energy conversion efficiency of 6.6 % under light intensity of $100\;mWcm^{-2}$. About 14 % increases in efficiency obtained when the $TiO_2$ electrode was treated by nitric acid.

• 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.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.211-221
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• 2023

본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10^-3 S cm^-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g^-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(R_ct)을 달성하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.588-593
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• 2022

본 논문에서는 hemin, 폴리에틸렌이민(PEI) 및 탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 제조 CNT/PEI/hemin/PEI 복합재에 가교제인 테레프탈알데하이드(TPA)를 첨가하여 전자전달이 개선된 과산화수소 환원 반응(HPRR) 촉매를 합성하였다. 합성된 촉매(CNT/PEI/hemin/PEI/TPA)를 과산화수소 10 mM 농도에서 HPRR 반응성을 확인한 결과, 0.2 V (vs. Ag/AgCl)에서 0.2813 mA cm^-2의 전류 밀도로 나타났으며, 이는 가교하지 않은 촉매(CNT/PEI/hemin/PEI)와 범용 가교제인 글루타르알데하이드(GA)에 의해 가교된 촉매(CNT/PEI/hemin/PEI/GA)에 비해 각각 2.43 및 1.87배 증가하였다. CNT/PEI/hemin/PEI/TPA의 HPRR 개시전위는 0.544 V로서 CNT/PEI/hemin/PEI와 CNT/PEI/hemin/PEI/GA의 0.511 및 0.471 V에 비하여 원활한 전자전달에 의해 개선되었음을 확인할 수 있었다. 이는 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 이용한 분석 결과에서도 확인되었는데, CNT/PEI/hemin/PEI/GA의 경우, 전자전달을 방해하는 가교제의 도입에 따라 CNT/PEI/hemin/PEI에 비하여 높은 전자전달저항을 나타낸 반면, CNT/PEI/hemin/PEI/TPA는 6.2% 감소하여, 가장 낮은 전자전달저항을 나타냈다. 막이 없는 흐름형 과산화수소 연료전지를 이용한 평가에서도, CNT/PEI/hemin/PEI/TPA를 환원극으로 활용한 전지의 최대 출력 밀도가 36.34±1.41 μWcm^-2로, CNT/PEI/hemin/PEI (27.87±0.95 μWcm^-2)와 CNT/PEI/hemin/PEI/GA(25.57±1.32 μWcm^-2) 보다 높게 측정되어, TPA는 전자전달을 개선 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.45-54
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• 1996

PdOx 전극, Pd전극에서의 전기화학적 수소산화반응 특성을 30% KOH용액에서 온도와 수소농도를 변화시키면서 조사하였다. PdOx전극에서는 -0.8~-0.5V(vs. Hg/HgO)에서 전극 표면에 흡착된 수소의 산화반응이 주로 나타났고, Pd전극에서는 전극 표면에 흡착된 수소의 산화반응 뿐만 아니라 -0.5~0.0V(vs. Hg/HgO)에서 Pd과 수소가 직접 반응하여 형성된 금속수소화물이 산화되는 반응이 나타냈다. 두 전극 모두 수소농도의 증가에 따라 전하전달저항은 감소하였고, 교환전류는 증가하였다. PdOx 전극과 Pd전극의 경우 전달계수는 각각 0.78과 0.72로 Pd전극에서의 반응성이 우수하였다. 활성화에너지는 과전압이 증가할때 감소하였으며 PdOx 전극인 경우 23.9~20.3 KJ/mole, Pd전극인 경우 7.2~3.0KJ/mole로 나타났다.

• 폴리머
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• 제25권1호
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• pp.6-14
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• 2001

단량체인 N,N'-bis(3-pyrrol-1-yl-propyl)-4,4'-bipyridinium$(PF_6^-)_2$를 유리탄소전극 상에 전기화학적으로 중합하였다. 이 고분자 피막전극의 전기화학적 활성자리는 고분자 줄기에 분포된 bipyridinium이온이다. 이 전극은 인산염 완충용액(pH=5.7)에서 두 개의 산화-환원 쌍을 갖으며 그 형식전위는 각각 -0.41V와 -0.81V(vs. SSCE)였다. 이 고분자 피막 내에서 도판트 이온의 확산계수는 $V^{2+/+}$와 $V^{+/0}$ 단계에서 $1.57{\times}10^{-4}$과 $4.35{\times}10^{-5}cm^2s^{-1}$이였다. 환원과정보다 산화과정이 어려운 결과로 나타났다. 고분자 피막 내에서 전자전달 속도상수는 각 단계에서 각각 57.53과 $2.63 s^{-1}$으로 첫째 단계가 22배나 큰 값을 보이고 있다. 이 피막의 전자전달 저항은 적용된 전해질의 양이온에 크게 영향을 받는다. 즉, $LiClO_4,\; NaClO_4,\;KClO_4$ 및 인산염 완충용액에서 도판트이온으로 작용하는 $ClO_4^-$ 와 $PO_4^{3-}$ 이외에 이들의 대이온의 영향도 받아서 그 값이 각각 22.63, 16.81, 12.44 및 $11.36 k{\Omega}$로 크게 차이가 났다. EQCM에 의한 전기화학적 중합반응의 속도상수 값은 일차 반응으로 초기에 $1.31{\times}10^{-1}s^{-1}$였다. 이와 같이 $PO_4^{3-}$이 도판트인 G.C./p-BPB형의 전극이 CV과정에서 안정하고 20회 이상 사용이 가능하며 재현성이 뛰어나다.