• Corrosion Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.92-107
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• 2016

Graphene was coated on austenitic and martensitic stainless steels to simulate the metallic bipolar plate of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Graphene oxide (GO) was synthesized and was reduced to reduced graphene oxide (rGO) via a hydrazine process. rGO was confirmed by FE-SEM, Raman spectroscopy and XPS. Interfacial contact resistance (ICR) between the bipolar plate and the gas diffusion layer (GDL) was measured to confirm the electrical conductivity. Both ICR and corrosion current density decreased on graphene coated stainless steels. Corrosion resistance was also improved with immersion time in cathodic environments and satisfied the criteria of the Department of Energy (DOE), USA. The total concentrations of metal ions dissolved from graphene coated stainless steels were reduced. Furthermore hydrophobicity was improved by increasing the contact angle.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권10호
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• pp.2913-2917
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• 2010

When rubber dissolved in toluene was used as a binding material of graphite powder, the mechanical robustness of the carbon paste was guaranteed by the fast volatility of the solvent immediately after electrode construction. This characteristic of the rubber solution met qualifications for practical use of carbon paste electrodes and enabled the design of a new enzyme electrode bound with EPDM. In order to confirm whether the electrode shows quantitative electrochemical behaviors or not, its kinetic parameters, e. g. the symmetry factor (0.2), the exchange current density ($3.66\;{\mu}A/cm^2$), the capacity of the double layer ($2.0{\times}10^{-5}\;F$), the Michaelis constant ($4.39{\times}10^{-3}\;M$), the diffusion coefficient of substrate ($2.58{\times}10^{-12}\;cm^2/sec$), the time constant (0.018 sec) and other factors were investigated.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.10-13
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• 2015

High-temperature superconducting coated conductors (HTS-CCs) are good candidates for resistive superconducting fault current limiter (RSFCL) applications. However, the high current density they can carry and their low thermal diffusivity expose them to the risk of thermal instability. In order to find the best compromise between stability and cost, it is important to study the heat transfer between HTS-CCs and the liquid nitrogen ($LN_2$) bath. This paper presents an experimental method to monitor in real-time the temperature of a quenched HTS-CC during a current pulse. The current and the associated voltage are measured, giving a precise knowledge of the amount of energy dissipated in the tape. These values are compared with an adiabatic numerical thermal model which takes into account heat capacity temperature dependence of the stabilizer and substrate. The result is a precise estimation of the heat transfer to the liquid nitrogen bath at each time step. Measurements were taken on a bare tape and have been repeated using increasing $Kapton^{(R)}$ insulation layers. The different heat exchange regimes can be clearly identified. This experimental method enables us to characterize the recooling process after a quench. Finally, suggestions are done to reduce the temperature increase of the tape, at a rated current and given limitation time, using different thermal insulation thicknesses.

• 분석과학
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• 제23권5호
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• pp.505-510
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• 2010

톨루엔에 녹인 폴리부타디엔을 탄소가루의 결합재로 사용하였을 때, 탄소반죽은 전극 제작 후 용매 증발에 의하여 기계적 물성을 보였으며, 이 성질은 탄소반죽전극 실용화의 선행조건을 충족시키는 것이었다. 부타디엔 고무를 결합재로 사용하여 새로운 효소전극을 제작하고, 그것이 정량적인 전기화학적 행동을 보이는지 확인하기 위하여 여러 가지 전기화학 속도론적 파라메터 즉 대칭인자, 교환전류밀도, 이중층의 축전용량, 시간상수, 최대전류, Michaelis 상수 등을 구하였다. 이 결과들은 부타디엔 고무가 탄소반죽전극 실용화에 추천할 만한 위한 결합재임을 보여 주는 것이었다.

• 대한화학회지
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• 제57권3호
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• pp.322-328
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• 2013

Copper iodide was employed as a modifier for preparation of a new carbon ceramic electrode. For the first time, the catalytic oxidation of amoxicillin (AMX) was demonstrated by cyclic voltammetry, chronoamperometry and amperometry methods at the surface of this modified carbon ceramic electrode. The copper iodide modified sol-gel derived carbon ceramic (CIM-SGD-CC) electrode has very high catalytic ability for electrooxidation of amoxicillin. The catalytic oxidation peak current was linearly dependent on the amoxicillin concentration and the linearity range obtained was 100 to 1000 ${\mu}mol\;L^{-1}$ with a detection limit of 0.53 ${\mu}mol\;L^{-1}$. The diffusion coefficient ($D=(1.67{\pm}0.102){\times}10^{-3}\;cm^2\;s^{-1}$), and the kinetic parameter such as the electron transfer coefficient (${\alpha}$) and exchange current density ($j_0$) for the modified electrode were calculated. The advantages of the modified CCE are its good stability and reproducibility of surface renewal by simple polishing, excellent catalytic activity and simplicity of preparation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2171-2178
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• 2016

Polyester cloth (PC) was selected as a prospective inexpensive substitute separator material for microbial fuel cells (MFCs). PC was compared with a traditional Nafion proton exchange membrane (PEM) as an MFC separator by analyzing its physical and electrochemical properties. A single layer of PC showed higher mass transfer (e.g., for $O_2/H^+/ions$) than the Nafion PEM; in the case of oxygen mass transfer coefficient ($k_o$), a rate of $50.0{\times}10^{-5} cm{\cdot}s^{-1}$ was observed compared with a rate of $20.8{\times}10^{-5}cm/s$ in the Nafion PEM. Increased numbers of PC layers were found to reduce the oxygen mass transfer coefficient. In addition, the diffusion coefficient of oxygen ($D_O$) for PC ($2.0-3.3{\times}10^{-6}cm^2/s$) was lower than that of the Nafion PEM ($3.8{\times}10^{-6}cm^2/s$). The PC was found to have a low ohmic resistance ($0.29-0.38{\Omega}$) in the MFC, which was similar to that of Nafion PEM ($0.31{\Omega}$); this resulted in comparable maximum power density and maximum current density in MFCs with PC and those with Nafion PEMs. Moreover, a higher average current generation was observed in MFCs with PC ($104.3{\pm}15.3A/m^3$) compared with MFCs with Nafion PEM ($100.4{\pm}17.7A/m^3$), as well as showing insignificant degradation of the PC surface, during 177 days of use in swine wastewater. These results suggest that PC separators could serve as a low-cost alternative to Nafion PEMs for construction of cost-effective MFCs.

• 에너지공학
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• 제29권2호
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• pp.1-9
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• 2020

최근 탄화수소를 에너지원으로 사용하는 엔진을 대체할 동력원으로 연료 전지가 주목을 받게 되면서 수소 생산 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소를 생산하는 다양한 방법 중에 고체 산화물 수전해 시스템(SOEC)은 수소를 생산하기 위한 기초적이고, 친환경적인 방법이다. 고체 산화물 수전해 시스템은 고온, 고압 조건에서 운전이 가능하여 낮은 에너지 수요와 높은 열효율을 지니기 때문에 실험적인 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 실험적인 연구 성과에 비해 수치모델 연구는 비교적 부진하다. 이에 대한 원인으로 기존의 수치모델이 온도와 압력의 변화에 따른 성능 예측의 유효성이 상당히 낮기 때문으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 고체 산화물 수전해 시스템의 셀 성능 예측의 유효성을 높일 수 있는 방안을 제시하기 위해서 Patterened Ni-YSZ cermet electrode(40 wt%, Ni-60 wt% YSZ)/8-YSZ (TOSOH, TZ8Y)/LSM (La_0.9Sr_0.1MnO₃)로 구성된 상용 막-극 접합체의 기존의 연구 데이터를 활용하였다. 온도에 따른 전기화학적 특성의 영향을 수치적으로 분석한 결과, 유효성에 가장 큰 편차를 가져오는 변수들은 charge transfer coefficient(CTC), exchange current density, diffusion coefficient, electrical conductivity인 것으로 나타났다. 온도와 압력에 따른 해당 변수들의 영향 및 경향성을 분석하여 과전압 모델을 제시하였다. 다양한 모델의 적용과 타당성을 확보하기 위해서 교차-검증이 도입되었다. 그 결과, 체계화된 유효성 검증 과정에 기초한 고체 산화물 수전해 시스템의 수치 모델은 뛰어난 성능의 예측 결과를 보여주었다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.52-57
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• 2010

중금속 이온이나 방사성 양이온을 처리하는 공정으로서 화학약품에 의한 침전법이나 일반 이온교환법을 가장 보편적으로 활용하고 있으나, 이 공정들은 약품의 과다 투여, 유효 금속의 폐기, 고형 폐기물에 의한 2차적인 토양 오염 유발 등과 같은 문제점을 가지고 있다. 이에 따라 최근 들어 선진국을 중심으로 전해환원 전착반응과 이온교환 반응을 결합시킨 전기화학적 이온교환법을 대체 신기술로 개발하고자 많은 관심과 연구가 집중되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적 이온교환체 중의 하나인 nickel hexacyanoferrate (NiHCNFe)의 최적 제조조건을 규명하기 위해, 기지금속인 니켈판 표면에 화학적 방법과 전기화학적 방법으로 NiHCNFe 막을 생성하였으며, NiHCNFe의 구조 형태와 조성을 각각 SEM과 EDS 분석을 통하여 조사하였다. 또한 NiHCNFe 막이 생성된 니켈판을 운전전극으로 설치한 단일 평행평판 이온교환 전극반응기에서 산화-환원 전위를 연속적으로 순환시켜 순환전위곡선을 측정하고 피크 전류의 변화 거동을 조사하였다. 본 연구의 실험 결과에 의하면, 화학적으로 제조한 NiHCNFe가 전기화학적으로 제조한 경우보다 우수함을 알 수 있었고, 특히 118 h 화학반응시킨 NiHCNFe 이온교환체의 조밀도, 밀착성, 내구력이 가장 우수하게 나타났다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.239-256
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• 2023

지구 전리권은 고층대기의 일부가 이온화되어 전파에 영향을 주는 플라즈마 상태로 존재하는 영역으로 통신과 관련하여 실생활에 직접적으로 영향을 주어 오랜 기간 연구되어온 분야이다. 고도에 따라 전자밀도를 이루는 주된 이온에 따라 D-층, E-층, F-층으로 구분되며, 전자 밀도에 비해 중성대기 밀도가 매우 커서 그 영향을 고려한 플라즈마로 기술되어야 한다. 또한 태양에서 시작되어 지표면에 이르는 영역까지 전리권 외부의 영향이 직접적으로 반영되는 영역으로 복잡하고 다양한 영역의 연구가 연관되는 분야이다. 본 논문에서는 지구 고층대기가 이온화되어 전리권을 형성하는 과정을 설명하고 중·저위도 전리권의 특성에 대해 소개하였다. 또한 현재까지 전리권과 관련하여 국내 연구자들이 참여한 연구를 소개하고 향후 전리권 연구 분야의 교류 활성화에 활용되기를 기대한다.

• 공업화학
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• 제23권5호
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• pp.474-479
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• 2012

막결합 축전식 탈염(MCDI) 기술을 이용하여 $Na^{+}$와 $Ca^{2+}$ 이온이 혼합된 용액에서 $Ca^{2+}$ 이온의 선택적 제거 가능성을 연구하였다. 양이온교환막인 CMX막에 대한 $Ca^{2+}$ 이온의 선택성을 확인하기 위해 흡착평형 실험을 실시하였다. 그리고 MCDI 셀을 이용해 혼합용액(5 meq/L NaCl + 2 meq/L $CaCl_{2}$)에 대한 탈염실험을 수행하였다. 흡착평형 실험결과 용액과 CMX막에서 $Ca^{2+}$ 이온의 당량분율은 각각 28.6, 87.2%를 보여 CMX막이 $Ca^{2+}$ 이온에 대해 높은 선택성을 갖는 것을 확인하였다. MCDI 셀에 일정한 전류를 인가하면서 셀 전위가 1.0 V에 도달할 때까지 탈염실험을 실시하였다. 그 결과 흡착된 이온의 총량은 인가한 전류밀도에 큰 영향을 받지 않고 일정하였다. 그러나 흡착된 이온 중 $Ca^{2+}$ 이온의 비율은 전류밀도에 반비례하였으며 200, 300, 500, $700\;A/m^{2}$의 전류밀도에서 각각 81.4, 78.4, 77.0, 74.5%로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 전류밀도에서 CMX막에 흡착된 $Ca^{2+}$ 이온의 비율이 높았기 때문인 것으로 판단된다.