• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.329-334
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• 2009

본 연구는 연료전지 운전시 전극 촉매 및 전해질막 내에서 발생하는 연료 및 산화제의 산화/환원 반응 메커니즘, 이동현상, 구성품 열화현상 등을 핵자기 공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)을 이용하여 연료전지의 분해나 시료 채취 없이 제자리 (in situ) 분석할 수 있는 진단장치용 연료전지 개발에 관한 것이다. NMR에 사용되는 연료전지는 특수하게 제작된 TCD (Toroid Cavity Detector) 탐침 내부에서 작동하여야 하며, TCD 탐침이 가지는 기하학적 제한 요소들로 인해 일반적인 평판형 연료전지와 달리 원통형으로 제작된다. 이로 인해 반응물의 공급이나 생성물의 제거가 어려우며 누수 현상 및 불균일한 압력 분배가 발생하여 성능이 낮다. 따라서, in situ NMR 분석용 연료전지가 가지는 구조상의 특징인 원통형에 적합한 유로를 설계하고 제작하여 물질 전달 특성을 개선해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 NMR 장비 내의 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성 물질을 이용해 원 통형 공기극 유로를 개발하여, 산소의 공급 및 반응물의 제거를 원활하게 하였다. 또한, 체결 압력을막-전극 접합체에 균일하게 분배하여 누수 및 누액을 차단하였다. 이를 통해, 상온에서 약 $36mW/cm^2$의 우수한 성능을 나타내는 in situ NMR 진단용 직접 메탄올연료전지 시스템을 개발하였다.

• 전기화학회지
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• 제4권1호
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• pp.14-20
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• 2001

단결정 Pt(100)/0.5M $H_2SO_4$ 및 0.5M LiOH수용액 계면에서 저전위 수소흡착(UPD H)과 과전위 수소흡착(OPD H)에 관한 Langmuir흡착등온식을 위상이동 방법을 이용하여 연구 조사하였다. 최적 중간주파수에서 위상이동 변화$({-\varphi}\;vs.\;E)$는 Langmuir흡착등온식$(\theta\;vs.\;E)$의 추정에 적용할 수 있는 유용한 실험 방법이다. 단결정 Pt(100)/0.5M $H_2SO_4$ 수용액 계면에서 과전위 수소흡착에 기인한 흡착평형상수(K)와 흡착표준자유에너지$({\Delta}G_{ads})$는 각각 $1.5\times10^{-4}$와 21.8kJ/mol이다. 단결정 Pt(100)/0.5M LiOH 수용액 계면에서 K는 음전위에 따라 1.9(UPD H)에서 $6.8\times10^{-6}$ (OPD H)또는 그 반대로 전이한다. 마찬가지로, ${\Delta}G_{ads}$는 음전위에 따라 -1.6kJ/mol (UPD H)에서 29.5kJ/mol (OPD H) 또는 그 반대로 전이한다. 전극속도론적 패러미터$(K,\; {\Delta}G_{ads})$의 전이는 단결정 Pt(100)전극표면의 UPD H와 OPD H에 기인한다. UPD H와 OPD H는 음극 $H_2$발생 반응을 위한 순차적 과정이 아니라 전극표면의 수소 흡착부위에 기인하는 독립적 과정이다.

• 전기화학회지
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• 제19권1호
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• pp.14-20
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• 2016

바나듐 레독스 흐름 전지는 서로 다른 산화수를 가지는 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 전기에너지와 화학에너지를 상호 변환하여 충전 및 방전하는 원리의 에너지 변환 장치로, 구동 중요 요소로는 전극, 전해액, 이온교환막이 있다. 여기서 이온교환막은 산화 환원 반응의 수소이온의 전달 및 전해액을 분리하는 역할을 하며, 이상적인 특징으로는 높은 내산성, 낮은 저항과 높은 수소 전도도와 낮은 바나듐 이온의 투과성과 낮은 가격이다. 최근 이러한 목표에 도달하기 위해서 이온 교환막에 대한 활발한 개발이 이루어지고 있다. 개발된 이온교환막은 여러 물성 평가를 통해 적합막인지 판별하며, 그 평가 중 장기 내구성 평가는 막대한 시간이 걸린다. 이러한 단점을 보완하고자 본 연구에서는 평가 시간이 긴 낮은 전류밀도부터 평가 시간이 짧은 고 전류밀도에서 수행한 단기 실험(총 운전시간 87.5 시간)을 통하여 하나의 식을 만들어 그 수명을 예측하였으며, 실제 장기 내구성 평가(총 예상 운전시간 2,296 시간)를 진행하여 해당 식의 오차율이 5~6%로 적용 타당성을 확인하였다. 그 결과 본 식을 통하여 수명을 예측할 경우 96.2%의 시간을 단축시킬 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제16권4호
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• pp.318-324
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• 1983

이온흡착, 전위차적정, 전기이동법 등을 이용 하여 kaolinite 현탄액의 전기 화학적 성질을 연구하였다. 0.001M 또는 0.1M NaCl 용액중에서 kaolinite로부터 용해되어 나온 알루미늄 이온이 $Na^+$ 및 $Cl^-$과 같이 지시이온으로서 kaolinite 표면에 흡착되는 것을 고려할 때 kaolinite는 pH independent + 및 -전하와 pH dependent + 및 -전하를 모두 가지고 있었다. 증류수와 0.001M NaCl 용액중에서 kaolinite 입자의 전기이동은 전기 이동셀(cell)에서 측정이 시작된 후 시간경과(전기이동 측정시간)에 관계없이 일정한 이동성을 나타냈으나 0.1M NaCl 용액중에서 kaolinite 입자는 등전점 (pH 4.7) 이상에서는 측정시간이 경과함에 따라 전하가 -에서 +로 변화하였다. 즉 최초 10초 동안에는 -전하를 가지며 그 후에는 +전하를 띠면서 전기이동 속도가 단계적으로 증가하게 되는데 약 10분 후에는 일정하게 되었다. 이것은 아마도 제일 바깥쪽 Octahedral layer 표면의 aluminol group의 부분들이 높은 이온 강도의 전해질 용액중에서 분해되어 복잡한 전기이중층(electric double layer)을 이루고 이것이 전기장 내에서 이동할 때 표면으로부터 counter이온들이 점차 떨어져 나가는 과정에서 전하(net charge)의 변화가 생기는 것으로 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제33권5호
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• pp.484-495
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• 1989

질소, 산소 주게원자를 가진 리간드(EDTA, DTPA, IDA, CyDTA, OX)와 몰리브덴(V) 착물$[Et_4N)_2[MoOCl_5]$을 반응시켜 이량체 몰리브덴(V)을 합성하였다. 합성한 몰리브덴(V) 착물은 원소분석, 적외선 스펙트럼, 양성자 자기 공명 스펙트럼, 전자흡수 스펙트럼에 의해 구조를 밝혔다. 전기화학적인 환원메카니즘을 추정하기 위하여 pH $3.571∼10.725$인 $CH_3COOH/NaOOCCH_3 Na_2B_4O_7/H_3BO_3,\;NaH_2PO_4/NaOH,\;NaH_2PO_4/Na_2HPO_4, \;NH_3/NH_4Cl$ 완충용액에서 순환전압전류법, 일정전위전기량법, 분광광도법을 이용하였다. Mo-EDTA, DTPA, IDA, CyDTA 착물의 순환전압전류그램에서는 pH가 낮을 때(약 6.00 이하) 두개의 환원파가 나타났으며 제 1환원파에 관련된 전자수는 두개이고 제 2환원파에 관련된 전자수도 두개이다. pH가 높을 때(약 8.00 이상)는 한개의 환원파가 나타났으며 관련된 전자수는 네개이었다. Mo-OX, 착물의 순환전압전류그램은 pH가 약 7.2 이하에서만 얻을 수 있었고 한개의 파가 나타났으며 관련된 전자수는 네개이다.

• 대한화학회지
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• 제34권6호
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• pp.561-568
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• 1990

수용액에서 가벼운 란탄족 금속이온의 전기화학적 거동을 직류 폴라로그래피, 펄스차이 폴라로그래피 및 순환 전압전류법으로 연구하였다. La$^{3+}$, Pr$^{3+}$ 및 Nd$^{3+}$의 환원은 0.1 M LiCl 지지전해질에서 3전자가 관여하는 비가역적인 반응이었다. Sm$^{3+}$의 환원은 0.1 M TMAI 지지전해질에서 1전자에 이어 2전자가 관여하는 비가역적인 반응이었으며, Eu$^{3+}$의 환원은 0.1 M LiCl 지지전해질에서 1전자에 이어 2전자가 관여하는 유사가역반응 및 비가역반응이었다. 펄스차이 폴라로그래피에 의하면 pH 4 이하에서는 수소이온의 촉매효과에 의하여 가수분해된 란탄족 금속이온 (Ln(OH)$^{2+}$)은 란탄족 금속이온(Ln$^{3+}$)보다 양전위에서 환원되었으며, 봉우리 전류의 크기는 Eu$^{3+}$ < Sm$^{3+}$ < Nd$^{3+}$ < Pr$^{3+}$ < La$^{3+}$ 순으로 증가하였다. 순환 전압전류법에서 주사속도 변화에 대한 전류함수의 크기는 [H$^{+}$]/[Ln$^{3+}$]의 비에 의존하였으며, pH 및 란탄족 금속이온의 농도가 낮을수록 수소이온에 의한 반응 또는 촉매전류가 증가하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권5호
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• pp.196-201
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• 2023

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응 (HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물(수산화물, 황화물 등)은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 Ni foam을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하고자 하였다. 또한 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 Fe을 도핑하여 합성된 β-Ni(OH)₂ 마이크로 결정의 형상, 결정구조 및 물분해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.696-701
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• 2012

사용후핵연료의 안정적 관리와 재활용을 위해 건식 처리공정이 관심을 끌고 있으며 현재 국내에서도 이를 중심으로 사용후핵연료 관리를 위한 방안이 모색되고 있다. 파이로 공정으로 불리는 사용후핵연료 고온 용융염 공정 중 전해환원 공정은 후속 공정인 전해정련 공정에 금속 물질을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 전해환원 공정은 고온 LiCl을 매질로 사용하여 전기화학적으로 생성된 Li과의 반응으로 산화물을 금속으로 전환시킨다. 사용후핵연료에 존재하는 다양한 핵종들은 전해환원 공정의 매질인 LiCl과 반응 매질인 Li에 대한 반응성에 차이에 의해 시스템 내에 분배하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 시스템에서 사용후핵연료 구성 성분들의 거동을 해석하기 위해 열역학적 계산을 통해 각 원소들의 반응성을 확인하였다. 공정온도에서 우라늄 및 초우란 원소들은 금속으로 환원되는 반면 Eu를 제외한 희토류 산화물들은 안정적인 산화물로 존재하게 된다. 또한, 본 연구에서는 공정온도에 대한 반응의 경향을 판단하였으며 공정 온도에서 기준 사용후핵연료를 대상으로 전해환원 반응에 따라 분배되는 상들의 방사능 및 열부하를 계산하여 공정 자료를 제시하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제25권7호
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• pp.1036-1040
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• 2004

$Mn_{12}O_{12}(O_2CCH_2CH_2CH_2Cl)_{16}(H_2O)_4]$ (noted as $Mn_{12}$-BuCl), a new polynuclear complex of manganese chlorobutyrate has been successfully prepared by substitution of acetate with 4-chlorobutyric acid. The $Mn_{12}-BuCl$ crystallizes into triclinic space group P-1 with a = 14.5560(11) ${\AA}$, b = 14.5819(11) TEX>${\AA}$, c = 27.265(2) ${\AA}$, ${\alpha}\;=\;84.1140(10)^{\circ}\;,\;{\beta}\;=\;88.805(2)^{\circ},\;{\gamma}\;=\;89.8820(10)^{\circ}$, and Z = 2. The local environments of manganese 3+ and 4+ ions of the title compound are close to those of other $Mn_{12}$ compounds. The electrochemical data for $Mn_{12}-BuCl$ involve reversible reactions of two-electron reductions. The $Mn_{12}-BuCl$ also presents magnetic relaxation below 10 K implying that each molecule behaves as a single molecule magnet.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2009

NiTi alloy is widely used innumerous biomedical applications (orthodontics, cardiovascular, orthopaedics, etc.) for its distinctive thermomechanical and mechanical properties such as shape memory effect, super elasticity, low elastic modulus and high damping capacity. However, NiTi alloy is still a controversial biomaterial because of its high Ni content which can trigger the risk of allergy and adverse reactions when Ni ion releases into the human body. In order to improve the corrosion resistance of the TiNi alloy and suppress the release of Ni ions, many surface modification techniques have been employed in previous literature such as thermal oxidation, laser surface treatment, sol-gel method, anodic oxidation and electrochemical methods. In this paper, the NiTi was electrochemically etched in various electrolytes to modify surface. The microstructure, element distribution, phase composition and roughness of the surface were investigatedby scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectrometry(EDS), X-ray diffractometry (XRD) and atomic force microscopy (AFM). Systematic controlling of nano and submicron surface features was achieved by altered density of hydro fluidic acid in etchant solution. Nanoscale surface topography, such as, pore density, pore width, pore height, surface roughness and surface tension were extensively analyzed as systematical variables.Importantly, bone forming cell, osteoblast adhesion was increased in high density of hydro fluidic treated surface structures, i.e., in greater nanoscale surface roughness and in high surface areas through increasing pore densities.All results delineate the importance of surface topography parameter (pores) inNiTi to increase the biocompatibility of NiTi in identical chemistry which is crucial factor for determining biomaterials.