• 한국재료학회지
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• 제25권12호
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• pp.672-677
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• 2015

Co-embedded graphitic porous carbon nanofibers(Co-GPCNFs) are synthesized by using an electrospinning method. Their morphological, structural, electrochemical, and photovoltaic properties are investigated. To obtain the optimum condition of Co-GPCNFs for dye-sensitized solar cells(DSSCs), the amount of cobalt precursor in an electrospinning solutuion are controlled to be 0 wt%(conventional CNFs), 1 wt%(sample A), and 3 wt%(sample B). Among them, sample B exhibited a high degree of graphitization and porous structure compared to conventional CNFs and sample A, which result in the performance improvement of DSSCs. Therefore, sample B showed a high current density(JSC, $12.88mA/cm^2$) and excellent power conversion efficiency(PCE, 5.33 %) than those of conventional CNFs($12.00mA/cm^2$, 3.78 %). This result can be explained by combined effects of the increased contact area between the electrode and elecytolyte caused by improved porosity and the increased conductivity caused by the formation of a high degree of graphitization. Thus, the Co-GPCNFs may be used as a promising alternative of Pt-free counter electrode in DSSCs.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권1호
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• pp.7-14
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• 2017

This study aims to examine the influences of substrates/diffusion layers (DL) and oxygen reduction reaction catalysts ($M_{ORR}$) on the performance of $M_{ORR}/IrO_2$/DL-type bifunctional oxygen electrodes for use in polymer electrolyte membrane (PEM)-type unitized regenerative fuel cells (URFC). The $M_{ORR}/IrO_2$/DL electrodes were prepared via two sequential steps: anodic electrodeposition of $IrO_2$ on various DLs and fabrication of $M_{ORR}$ layers (Pt, Pd, and Pt-Ru) by spraying on $IrO_2/DL$. Experiments using different DLs, with Pt as the $M_{ORR}$, revealed that the roughness factor of the DL mainly determined the electrode performance for both water electrolyzer (WE) and fuel cell (FC) operations, while the contributions of porosity and substrate material were insignificant. When Pt-Ru was utilized as the $M_{ORR}$ instead of Pt, WE performance was enhanced and the electrode performance was assessed by analyzing round-trip efficiencies (${\varepsilon}_{RT}$) at current densities of 0.2 and $0.4A/cm^2$. As a result, using Pt-Ru instead of Pt alone provided better ${\varepsilon}_{RT}$ at both current densities, while Pd resulted in very low ${\varepsilon}_{RT}$. Improved efficiency was related to the additional catalytic action by Ru toward ORR during WE operation.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.525-530
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• 2019

고체산화물 연료전지의 성능과 안정성은 전극의 기공률, 기공 분포와 전해질의 치밀도, 두께에 따라 결정 된다. 연료극의 기공률과 기공 분포는 활성면적와 연료 흐름에 영향을 주고, 전해질의 치밀한 미세구조와 두께는 단위전지의 Ohmic 저항에 영향을 준다. 하지만 이를 위해 값 비싼 공정 장비를 이용하거나 여러 단계의 제작 공정이 추가 될 경우 단위전지 제작비가 증가하므로 상업화를 목표로 하는 연구에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 상용 소재 기반의 NiO-YSZ 연료극을 선정 후 간단한 혼합 방법 및 일축가압 성형법과 담금코팅(dip coating) 공정을 사용하여 저비용 고효율의 세라믹 공정 기반의 고성능 단위전지를 제작하였다. 연료극의 기공률은 기공형성제로서 사용되는 카본 블랙(CB, carbon black)의 첨가량(10~20 wt%)과 최종 소결온도($1350{\sim}1450^{\circ}C$)를 변경하며 제어하였고, YSZ 전해질의 두께와 미세구조는 담금코팅 슬러리의 고상 분말량(YSZ, 1~5 vol%)을 제어하여 치밀한 박막의 전해질을 구현하고자 하였다. 그 결과 Ni-YSZ 연료극에서 최적의 값으로 잘 알려진 40%의 기공률은 카본 블랙을 15 wt% 첨가하고최종소결온도를 $1350^{\circ}C$로설정함으로써얻을수있었다. 담금코팅을통한 YSZ 두께는 $2{\sim}28{\mu}m$까지 제어가 가능하였고, 3 vol%의 고상분말량에서 치밀한 전해질 미세구조가 형성되었다. 최종적으로 40%의 기공률을 갖는 Ni-YSZ 연료극, $20{\mu}m$ 두께의 치밀한 YSZ전해질, LSM-YSZ 공기극으로 구성된 단위전지는 $800^{\circ}C$에서 $1.426Wcm^{-2}$의 우수한 성능을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제24권2호
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• pp.113-120
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• 2013

최근 의료기술의 발달로 인한 인간 수명의 연장으로 삶의 질 향상에 대한 욕구가 증가되었고, 또한 건강에 대한 관심과 요구를 증가되고 있다. 따라서 질병을 예방하고, 신속하게 검진 받을 수 있는 바이오센서의 개발에 대한 연구도 또한 활발히 진행되고 있다. 이들 연구에서 나노 탄소물질은 우수한 전기적/기계적 물성을 가지고 있어 바이오센서전극제조에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 총설에서는 바이오센서 전극 제조방법 및 응용과 더불어 최근 주목을 받고 있는 나노 탄소물질을 이용한 탄소전극 제조 방법에 초점을 맞추어 소개하고자 한다.

• 분석과학
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• 제7권2호
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• pp.181-186
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• 1994

Poly(3-methylthiophene) 전도성 막전극을 이용해서 벗김 전압-전류법으로 Ag의 분석 가능성을 연구하였다. 막전극 표면에 존재하는 18-crown-6은 수용액에서 Ag(I)을 착화에 의해서 흡수하고 이 Ag(I)은 제한된 전위 범위의 순환 전압-전류법에 의해서 막전극 속으로 이동하여 유리질 탄소전극에서 산화-환원된다. 따라서 막전극은 Ag(I)의 침투를 용이하게 하기 위해서 적당한 두께의 다공성으로 제조되어야 한다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 수용액에서 $5.0{\times}10^{-6}M$의 Ag(I)을 검출할 수 있었다.

• Macromolecular Research
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• 제17권7호
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• pp.533-537
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• 2009

This paper introduces a modified electro spinning system for biomedical wound-healing applications. The conventional electrospinning process requires a grounded electrode on which highly charged electro spun ultrafine fibers are deposited. Biomedical wound-healing membranes, however, require a very low charge and a low level of remnant solvent on the electrospun membrane, which the conventional process cannot provide. An electrohydrodynamic process complemented with field-controllable electrodes (an auxiliary electrode and guiding electrodes) and an air blowing system was used to produce a membrane, with a considerably reduced charge and low remnant solvent concentration compared to one fabricated using the conventional method. The membrane had a small average pore size (102 nm) and high porosity (85.1%) for prevention of bacterial contamination. In vivo tests on rats showed that these directly electro spun fibrous membranes produced using the modified electro spinning process supported the good healing of skin bums.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권5호
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• pp.438-442
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• 2017

This paper reports the facile synthesis of microlamella-structured porous copper (Cu)-oxide-based electrode and its potential application as an advanced anode material for lithium-ion batteries (LIBs). Nanowire-like Cu oxide, which is created by a simple thermal oxidation process, is radially and uniformly formed on the entire surface of Cu foam that has been fabricated using a combination of water-based slurry freezing and sintering (freeze casting). Compared to the Cu foil with a Cu oxide layer grown under the same processing conditions, the Cu foam anode with 63% porosity exhibits over twice as much capacity as the Cu foil (264.2 vs. 131.1 mAh/g at 0.2 C), confirming its potential for use as an anode electrode for LIBs.

• 한국표면공학회지
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• 제54권1호
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• pp.37-42
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• 2021

Electrodeposition is a synthetic method that allows fine control of the nucleation and growth factors of metals and is a suitable method for studying the nucleation and growth of Ni(OH)2. Hexa-methylenetetramine (HMT) helps to form Ni(OH)2 nanosheets by increasing the OH- of the nickel precursor solution and helps to improve the electrochemical properties of the electrode. In this study, the structural properties of Ni(OH)2 nanosheets according to the HMT concentration change using electrodeposition were studied. As the concentration of HMT increased, the size and thickness of the Ni(OH)2 nanosheet adsorbed on the surface increased and porosity increased. Also, the Scharifker-Hills nucleation theory model and experimental data were compared. In conclusion, the nanosheet shape of the HMT 7.5 mM sample electrodeposited with -0.85 V vs. Ag/AgCl grew most uniformly, and the best result was obtained as an electrode material for a pseudocapacitor.

• 대한화학회지
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• 제59권1호
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• pp.36-44
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• 2015

본 논문은 layer-by-layer 자가조립법을 이용해서 polyaniline(PANi), graphene oxide(GO) 및 phytic acid(PA)으로 구성된 $(PANi/GO/PANi/PA)_{10}$ 다층을 제작하고, 전기화학적 방법을 활용하여 GO를 ERGO으로 환원하여 완성된 $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ 다층 필름 전극의 전기화학적 특성을 분석하였다. 특히 이 과정에 다층 필름 전극 내에서 고리형 다인산 화합물 나노입자가 PANi을 도핑함과 동시에 전극 내부에 다공성과 표면적을 높여서 $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극의 용적 커패시턴스를 개선할 수 있는 지를 조사하였다. 다층 필름 전극의 전기화학적 특성은 1 M $H_2SO_4$ 전해질 하에서 삼 전극 시스템을 이용하여 측정되었다. 그 결과, $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극은 $1A/cm^3$ 전류밀도에서 $666F/cm^3$의 용적 커패시턴스을 보여주었고, $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ 전극은 $769F/cm^3$에 해당되는 개선된 용적 커패시턴스를 보여주었다. 또한 1000 사이클 이후에도 초기 커패시턴스의 79.3%의 순환 안정성을 유지하였다. 이와 같이 공액성 구성성분들이 서로 포개져서 밀집되게 형성된 $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극 내부에 고리형 다인산 화합물 나노입자를 이용한 구조변환을 통해서 전극의 전기화학적 특성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제23권11호
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• pp.643-648
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• 2013

Activated carbon (AC) was synthesized from rice husks using the chemical activation method with KOH, NaOH, a combination of (NaOH + $Na_2CO_3$), and a combination of (KOH + $K_2CO_3$) as the chemical activating reagents. The activated carbon with the highest surface area (around $2000m^2/g$) and high porosity, which allows the absorption of a large number of ions, was applied as electrode material in electric double layer capacitors (EDLCs). The AC for EDLC electrodes is required to have a high surface area and an optimal pore size distribution; these are important to attain high specific capacitance of the EDLC electrodes. The electrodes were fabricated by compounding the rice husk activated carbons with super-P and mixed with polyvinylidene difluoride (PVDF) at a weight ratio of 83:10:7. AC electrodes and nickel foams were assembled with potassium hydroxide (KOH) solution as the electrolyte. Electrochemical measurements were carried out with a three electrode cell using 6 M KOH as electrolyte and Hg/HgO as the reference electrode. The specific capacitance strongly depends on the pore structure; the highest specific capacitance was 179 F/g, obtained for the AC with the highest specific surface area. Additionally, different activation times, levels of heating, and chemical reagents were used to compare and determine the optimal parameters for obtaining high surface area of the activated carbon.