• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.154-162
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• 2024

음이온 교환막은 수전해 시스템에서 매우 중요한 역할을 하며, 생성된 수소와 산소 기체를 물리적으로 분리할 뿐만 아니라 전극 사이에서 수산화 이온의 선택적인 전달을 용이하게 한다. 음이온 교환막에 요구되는 특성은 수산화 이온에 대한 높은 전도도와 알칼리 환경에서의 화학적/기계적 안정성 등이 있다. 본 연구에서는 셀룰로오스 나노 크리스탈이 포함된 poly(terphenyl piperidinium) (qPTP/CNC) 복합매질분리막을 제조하였다. 고분자 매질로 사용된 poly(terphenyl piperidinium)은 super-acid 중합법을 통해 제조되었으며 이온전도성과 알칼라인 내구성이 뛰어난 소재로 알려져 있다. qPTP/CNC 분리막의 구조는 고분자와 나노 입자 계면의 공극이나 큰 응집체가 없는 조밀하고 균일한 형태를 나타냈다. CNC 나노 입자가 2wt% 첨가된 qPTP/CNC 분리막은 높은 이온교환용량(1.90 mmol/g)과 낮은 함수율(9.09%) 및 팽윤도(5.56%)를 보였다. 또한, 복합막은 수전해 작동 환경인 50℃ 1 M KOH에서 상용 FAA-3-50 분리막에 비해 월등히 낮은 저항과 우수한 알칼라인 내구성(384시간)을 달성했다. 이러한 결과는 친수성 첨가제인 CNC가 음이온 교환막의 이온 전도 특성과 알칼라인 내구성 향상에 기여할 수 있음을 보고하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.31-39
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• 2005

Direct methanol fuel cell (DMFC) is considered as a candidate for portable power sources, that could overcome the disadvantages of lithium battery. But in order to attain commercial viability the long term stability of the DMFC should be achieved. Understanding the long-term behavior of membrane-electrode assembly (MEA) is a prerequisite to this purpose and the optimization of the MEA is also needed. In this study we have investigated the changes in performance and electrochemical properties of the MEA during extended operation and the effects of heat treatment of MEA on the long-term performance. The MEAs have been treated in an autoclave with saturated water vapor at 120$^{\circ}C$, vacuum oven at 140$^{\circ}C$ and boiling in organic solvents. The autoclaved MEA was found to be have the best long term performance. The on-off operation mode also increased the performance probably due to effective removal of products from the electrodes. Physical and electrochemical analyses using a scanning electron microscope, impedance analyser and half-cell technique have been done to characterize the MEAs.

• Current Photovoltaic Research
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• 제9권1호
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• pp.6-10
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• 2021

The mesh mask screen, which is generally used for screen printing metallization of silicon solar cell, requires high squeegee pressure and low printing speed. These requirements are acting as a limiting factor in production yield in photovoltaic industries. In order to improve the productivity, a metal mask, which has high durability and high printing speed, has been researched. In this paper, the characteristics of each solar cell, in which electrodes were formed by using a metal mask and a mesh mask, were analyzed through recombination current density. In particular, the metal-induced recombination current density (Jom) representing the recombination of the emitter-metal interface was calculated using the shading method, and the resulting efficiency and open-circuit voltage were analyzed through the diode equation. As a result of analyzing the proportion of the metal-induced recombination current density to the total emitter recombination current density, it was analyzed that the reduction of the metal-induced recombination current density through the metal mask is an important factor in reducing the total recombination current density of the solar cell.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.202-207
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• 2023

태양광과 풍력발전의 잉여전기를 공급받아 수전해를 구동하는 경우 날씨 변동에 따라 구동과 정지를 반복해야한다. 수전해를 구동하다 정지하면 잔류 수소와 산소에 의해 PEM 연료전지와 같은 상태가 되고, 구동 중 형성된 수전해의 높은 전위 때문에 전극과 고분자막이 정지 중에도 열화될 가능성이 높다. 본 연구에서는 PEM 수전해가 구동/정지 반복과정에서 전극과 고분자막의 열화가 얼마나 진행되는지 확인하고자, 144시간 동안에 구동/정지 횟수를 변화시키며 성능 감소를 측정하였다. 전극 촉매 활성면적 변화와 고분자막의 수소투과도와 불소유출속도 등을 분석해 전극과 고분자막의 특성 변화를 측정했다. 전체적으로 정지 횟수가 증가할수록 PEM 수전해 성능이 감소했다. 144시간동안에 5회 정지했을 때 IrO_x 촉매 활성이 30% 이상 감소하였고, 수소투과도는 80% 증가해서 전극과 고분자막이 모두 열화됨을 확인했다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-11
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• 2014

Flexible transparent conductive electrodes (TCEs) have recently attracted a great deal of attention owing to rapid advances in flexible electronic devices, such as flexible displays, flexible photovoltanics, and e-papers. As the performance and reliability of flexible electronics are critically affected by the quality of TCE films, it is imperative to develop TCE films with low resistivity and high transparency as well as high flexibility. Indium tin oxide (ITO) has been the most dominant transparent conducting material due to its high optical transparency and electrical conductivity. However, ITO is susceptible to cracking and delamination when it is bent or deformed. Therefore, various types of flexible TCEs, such as carbon nanotube, conducting polymers, graphene, metal mesh, Ag nanowires (NWs), and metal mesh have been extensively investigated. Among several options to replace ITO film, Ag NWs and metal mesh have been suggested as the promising candidate for flexible TCEs. In this paper, we focused on Ag NWs and metal mesh, and summarized the current development status of Ag NWs and metal mesh. The several critical issues such as high contact resistance and haze are discussed, and newly developed technologies to resolve these issues are also presented. In particular, the flexibility and durability of Ag NWs and metal mesh was compared with ITO electrode.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-7
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• 2017

염료감응형 태양전지 촉매층으로 CoSi의 신뢰성을 확인하기 위해 전자빔증착기를 이용하여 100 nm-Co/300 nm-Si/quartz의 적층구조를 형성하고, $700^{\circ}C$-60분의 진공열처리하여 약 350 nm-CoSi를 형성하였다. 이때 잔류 Co를 제거하기 위해 $80^{\circ}C$-30%의 황산처리를 진행하였다. 또한 비교를 위해 100 nm-Pt/glass 상대전극을 준비하였다. CoSi 상대전극이 채용된 DSSC 소자의 신뢰성을 확인하기 위해 $80^{\circ}C$ 온도조건에서 0, 168, 336, 504, 672, 840시간동안 유지하였다. 이들을 채용한 DSSC 소자의 광전기적 특성을 분석하기 위해 solar simulator와 potentiostat을 이용하였다. CoSi 상대전극의 촉매활성도, 미세구조, 그리고 조성 분석을 확인하기 위해 CV, FE-SEM, FIB-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 시간에 따른 에너지변환효율 결과, Pt와 CoSi 상대전극 모두 에너지변환효율이 504시간까지는 유지되다가 672시간 경과 후 처음의 50%로 감소하는 특성을 보였다. 촉매활성도 분석 결과, 시간이 지남에 따라 Pt와 CoSi 상대전극 모두 촉매활성도가 감소하여 각각 64%, 57%의 촉매활성도를 보였다. 미세구조 분석 결과, CoSi층은 전해질에 대한 안정성은 우수하였으나, 하부 쿼츠 기판과 CoSi층의 접촉면에 스트레스가 집중되어 국부적으로 크렉이 형성되며, 궁극적으로 ${\mu}m$급의 박리현상을 확인하였다. 따라서 CoSi 상대전극은 실리사이드화 되는 과정에서 잔류응력 때문에 열화가 일어나므로 신뢰성의 확보를 위해서는 이러한 잔류응력의 대책이 필요하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.715-719
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• 2012

단위면적당($cm^2$) 루테늄의 코팅량이 1.5 mg, 2.5 mg, 3.5 mg, 5.5 mg, 8.5 mg의 $RuO_2$/Ti 전극을 제조하여 코팅량에 따른 전기화학적 특성 차이와 염소 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 순환전압 실험 결과 루테늄이 코팅된 전극의 염소 발생 과전압은 약 1.15 V (vs. Ag/AgCl)로 거의 일정하였다. 그러나 교류 임피던스 분광법, 동전위분극실험 결과 단위면적당($cm^2$) 루테늄의 코팅량이 2.5 mg, 3.5 mg $RuO_2$/Ti 전극의 저항은 각각 $0.4582{\Omega}$, $0.5267{\Omega}$, 부식속도는 각각 0.082 mm/yr, 0.058 mm/yr로 내구성이 가장 우수하였다. 염소 발생량은 단위면적당($cm^2$) 루테늄의 코팅량 3.5 mg 전극이 15.2 mg/L로 가장 높게 측정되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.352-360
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• 2016

본 연구에서는 하수슬러지 가용화를 위한 불용성전극을 개발하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 이리듐을 주촉매로 사용하여 하수슬러지 가용화에 적합한 촉매를 선정하여 내구성이 우수하고 하수슬러지 전기분해에 적합한 기능성 전극 실험을 진행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 전극의 코팅 소성온도를 주 촉매인 Ir의 질량감소가 적고, 흡열반응 구간인 $300^{\circ}C$부터 $500^{\circ}C$까지의 범위로 선정하고 실험을 하였다. 실험결과 $350^{\circ}C$에서 촉매의 효율성이 가장 우수하게 나왔다. 각각의 바인더 별(Ta, Sn, W) 실험에서도 $350^{\circ}C$에서 가장 큰 촉매효율성이 나타났다. 바인더로 사용한 탄탈럼, 주석, 텅스텐 중 탄탈럼이 다른 금속보다 주 촉매의 특성을 그대로 유지시키며 전극의 효율성을 향상시키는 것을 확인하였다. 50%$IrO_2$ 전극의 경우 1.4 V(vs. Ag/AgCl) 약 $29mA/cm^2$의 전류가 발생하여 전극의 효율을 평가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.82-88
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• 2017

최근, 미생물전기화학기술(microbial electrochemical technology, MET)을 혐기성 소화에 적용하여 바이오가스 발생량을 증대시키는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만, 내부저항에 따른 Scale-up 측면에서는 아직 활발한 연구가 필요하며, 내부저항을 최소화하기 위한 방안으로는 전류밀도가 높은 전극의 선정, 이온강도 및 전기전도도의 증가, 다양한 전극의 형태 및 재질 선정 등이 보고되고 있다. 최근 Stainless steel은 내구성이 강할 뿐만 아니라 비용 역시 저렴하고, 특히 음극으로 사용되는 경우 백금 금속이나 탄소기반의 섬유재질의 전극과 유사한 효율이 나타남에 따라 그 관심이 높아지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 Graphite carbon에 전기전도도 및 전류밀도, 내구성을 향상시킬 수 있는 Ni, Cu, Fe의 코팅 여부와 최근 주목받고 있는 Stainless steel 재질의 판형과 그물망 형태의 전극을 사용하여 전기화학적 특성과 바이오가스 발생량을 비교함으로서 그 효율을 평가하였다. 그 결과, 각 전극 재질에 따른 전류밀도는 $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M이 각각 2.03, 1.36, 1.04, $1.13A/m^2$으로 나타났으며, 메탄수율은 $GC-C_M$, GC, SUS-P, SUS-M이 각각 0.27, 0.14, 0.19, 0.21 $L-CH_4/g-COD_{rem.}$로 나타났다. 즉, Stainless 재질의 금속이 코팅된 Graphite carbon과 유사한 전류밀도와 메탄수율을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.49-54
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• 2020

신축/유연한 전극을 무언가에 접착하거나 전극에 무언가를 접착하기 위해서는 전극의 특성에 맞는 전도성 접착제가 필요하다. 전도성 접착제는 접착성과 전도성이 필수적으로 요구된다. 특히 접착성 부분은 내구성과 내열성이 요구되며 기존 접착제와 다르게 전도성까지 보유해야한다. 그러기 위해서는 강도와 접착성이 좋은 에폭시를 접착제로 선정하였고 여기에 기존 주제와 경화제로 이루어진 2액형 소재가 아닌 가소제와 보강제까지 혼합하여 4액형 소재를 사용하여 신축/유연성을 고분자에 부여하였다. 전도성 필러는 비저항이 낮은 재료인 은으로 선정하였고 높은 전도성을 위해 3가지 모양의 Ag 입자를 사용해 패킹성을 높였다. 이렇게 개발된 전도성 접착제와 실제 판매되고 있는 에폭시 기반 전도성 접착제 2개와 전도성을 비교하였고 실제 판매되고 있는 제품보다 약 10배정도의 우수한 전도성 결과가 도출되었다. 그리고 가소제와 보강제 여부에 따른 전도성, 기계적 특성, 접착력, 강도를 평가하였다. 또한 120℃에서 5분 경화 후에 60%의 인장에도 문제가 없었으며 연필경도는 6H로 우수하게 측정되었다. 3M tape test를 통해 전극의 접착력을 확인한 결과 바인더의 배합 비율에 관계없이 모두 우수한 결과를 보였다. 전극 위에 Cu sheet를 전도성 접착제를 통해 부착시킨 후 접촉저항을 확인한 결과 0.3 Ω으로 우수한 성능을 보였다.