• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.30-31
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• 2006

The LSCF cathode for Solid Oxide Fuel Cell was investigated to develop high performance unit cell at intermediate temperature by modified oxalate method with different electrolyte. The LSCF precursors using oxalic acid, ethanol and $NH_4OH$ solution were prepared at $80^{\circ}C$, and pH was controlled as 2, 6, 7, 8, 9 and 10. The synthesis precursor powders were calcined at $800^{\circ}C$, $1000^{\circ}C$ and $1200^{\circ}C$ for 4hrs. Unit cells were prepared with the calcined LSCF cathode, buffer layer between cathode and each electrolyte that is the LSGM, YSZ, ScSZ and CeSZ. The synthesis LSCF powders by modified oxalate method were measured by scanning electron microscope and X-ray diffraction. The interfacial polarization resistance of cell was characterized by Solatron 1260 analyzer. The crystal of LSCF powders show single phase at pH 2, 6, 7, 8 and 9, and the average particle size was about $3{\mu}m$. The electric conductivity of synthesis LSCF cathode which was calcined at $1200^{\circ}C$ shows the highest value at pH 7. The cell consist of GDC had the lowest interfacial resistance (about 950 S/cm@650) of the cathode electrode. The polarization resistance of synthesis LSCF cathode by modified oxalate method has the value from 4.02 to 7.46ohm at $650^{\circ}C$. GDC among the electrolytes, shows the lowest polarization resistance.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.305-305
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• 2007

SOFC용 밀봉유리$({\sim}10.0{\times}10^{-7}/K)$의 열팽창 계수를 SUS430$({\sim}12.0{\times}10^{-7}/K)$ 인터커넥터에 매칭 시키기 위하여 모유리에 비하여 열팽창계수가 큰 $CaTiO_3\;({\sim}13.5{\times}10^{-7}/K)$ 입자를 필러로서 첨가하였다. 필러입자의 첨가량이 증가함에 따라 밀봉재의 열팽창 계수가 증가하고, 동일 함량의 필러를 첨가하는 경우 필러 입자의 크기가 작을 수록 밀봉재의 연화점 상승 폭이 커서 SUS430 기판과의 접합 상태가 불량해짐을 관찰하였다. 필 테스트, 접합시험, 미세구조 분석 등을 통하여 필러 입자 크기가 증가 할 수록 SUS430과의 접합이 가능한 범위 내에서 보다 많은 양의 필러를 첨가하는 것이 가능하기 때문에 열팽창 계수 제어가 용이하다는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.477-477
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• 2012

미생물 연료전지는 정부가 추진하고 있는 신성장 동력사업의 녹색성장 정책에 부합하는 환경융합 신기술로써 일상생활에서 배출되는 하 폐수와 같은 유기물질을 전자공여체로 이용하여 전기에너지를 생산 할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 미생물 연료전지는 산화전극부의 미생물이 공급된 유기물질 을 분해하여 전자와 수소이온을 생성시키며 이들은 산소가 존재하는 환원전극부로 이동하여 물로 환원 됨 으로써 전기를 생성한다. 전기 화학적 성능의 향상을 위해 미생물 연료전지에서는 환원전극부에 서의 산소와 전자 및 수소이온의 빠른 환원반응을 유도해 주는 Pt촉매를 이용한다. 하지만 고가의 Pt 촉매는 미생물 연료전지의 현장적용을 위한 규모확장 시 초기비용이 증가되는 문제점을 초래한다. 이에 미생물 연료전지의 대체촉매 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 화학적 연료전지에 관한 논문에서 연료전지의 촉매로 산소 환원반응에 높은 성능을 보이는 Co-N/C 형태의 Cobalt poly-pyrrole carbon가 제시 되었다. 이는 가격적인 측면에서는 Pt촉매의 약1/10배 정도 수준이지만 셀 성능은 Pt촉매의 95%정도의 효율을 보인다는 측면에서 향후 Pt 대체촉매로 가능성을 보여주는 새로운 비금속 촉매물질이다. Cobalt poly-pyrrole carbon이 Pt-catalsyt 셀 전압 성능 대비 약 66 %의 효율을 보였고 내부저항과 최대전력 밀도에 있어서도 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매의 성능보다 높음을 알 수 있었다. 본 연구는 Pt-catalsyt를 대체할 수 있는 저가의 산소환원 촉매물질 발굴을 위해 미생물연료전지에서 사용된 전례가 없으며 현재 화학전지의 촉매로 널리 쓰이고 있는 Cobalt poly-pyrrole carbon의 산소환원 촉매로써의 이용가능성을 평가하기 위해 실시되었으며, 평가한 결과는 첫 번째로 Cobalt poly-pyrrole carbon을 사용한 경우가 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매보다 환원 전극부에서의 원활한 환원작용이 진행되고 있음을 추측할 수 있으며 Pt-catalyst와 비교하였을 때 성능 대비 저렴한 가격으로 가격 경쟁력에 있어서 우월하다고 판단되었고 두 번째로 전기화학적 성능평가 및 EIS를 이용한 환원전극부의 내부저항 평가를 실시한 결과 셀 전압에 있어서 가장 많은 도말량 ($2.0mg/cm^2$)이 높은 성능을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제13권2호
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• pp.101-109
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• 2003

본 연구에서는 설폰기를 함유한 sulfosuccinic acid를 가교제로 사용하였다. 또한, 메탄을 투과도를 줄이기 위해 실리카를 졸-겔 방법을 사용하여 성장시킨 PVA/Silica 하이브리드막을 제조하여 수소 이온 전도도 및 메탄을 투과도에 관하여 연구하였다. 수소 이온 전도도 및 메탄을 투과도는 가교제 농도 및 친수성 $SO_3H$의 함량에 영향을 받았으며, 제조된 막의 수소 이온 전도도는 10^{-3}~10^{-2}$ S/cm 범위에 있었고, 메탄을 투과도는 $10^{-8}~10^{-7}\;cm^2/s$ 를 갖는다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.403-403
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• 2010

The Pt-Ni alloy is an electro-catalyst of interest in the low temperature direct methanol fuel cells(DMFCs). It has been already reported that the Pt-Ni alloy catalysts may even have enhanced activity compared to pure platinum catalyst, depending on how the surfaces are prepared. The order-disorder transition in bimetallic alloy such as $\beta$-CuZn, Cu3Au, and CuAu have been investigated greatly by x-ray diffraction. After annealing the bimetallic alloy, the crystal structure changes as observed in the order-disorder transition of Cu3Au which changes from the face centered cubic to a simple cubic structure. Pt-Ni bimetallic alloy has been already reported to have the face centered cubic structure. However, in nano-scale Pt-Ni bimetallic alloy crystals the crystal structures changes to a simple cubic structure. In this experiment, we have studied the order-disorder transition in Pt-Ni bimetallic nanocrystals. Pt/Ni thin films were deposited on sapphire(0001) substrates by e-beam evaporator and then Pt-Ni alloy were formed by RTA at 500, 600, and $700^{\circ}C$ in a vacuum environment and Pt-Ni nano particles were formed by RTA at $1059^{\circ}C$ in a vacuum environment. We measured the structure of Pt-Ni bimetallic alloy films using synchrotron x-ray diffraction and SEM.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.12-18
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• 2017

본 연구는 FDS의 액체증발모델을 이용하여 메탄올 풀 화재의 질량연소플럭스를 예측하고 복사분율, 평균흡수계수와 같은 연료의 열적 물성값에 따른 영향을 평가하였다. 해석대상 풀의 직경은 5 cm에서 200 cm 사이이며 해석영역의 크기는 풀의 크기에 비례하여 구성하였다. 해석에 적용된 기준격자는 격자민감도 평가를 통해 결정되었으며 약 750,000개의 격자를 적용하였다. 메탄올 풀 화재에 대해 FDS 액체증발모델을 적용하여 계산된 질량연소플럭스는 해석대상 풀 직경에 따른 천이특성을 잘 나타냈으며 전체적으로 실험편차 내에서 기존 실험과 일치된 결과를 예측하였다. 질량연소플럭스는 복사분율 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으며 풀의 직경이 작은 경우 평균흡수계수의 영향이 상대적으로 크게 나타났다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.187-195
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• 2018

$Sr_{0.92}Y_{0.08}Ti_{1-x}Ni_xO_{3-{\delta}}$ (SYTN) was investigated in the presence of $H_2S$ containing fuels to assess the feasibility of employing oxide materials as alternative anodes. Aliovalent substitution of $Ni^{2+}$ into $Ti^{4+}$ increased the ionic conductivity of perovskite, leading to improved electrochemical performance of the SYTN anode. The maximum power densities were 32.4 and $45.3mW/cm^2$ in $H_2$ at $900^{\circ}C$ for the SYT anode and the SYTN anode, respectively. However, the maximum power densities in 300 ppm of $H_2S$ decreased by 7% and by 46% in the SYT and the SYTN anodes, respectively. To enhance the sulfur tolerance and to improve the electrochemical properties, the surface of SYTN anode was modified with samarium doped ceria (SDC) using the sol-gel coating method. For the SDC-modified SYTN anode, the cell performance was mostly recovered in the pure $H_2$ condition after 500-ppm $H_2S$ exposure in contrast to the irreversible cell performance degradation exhibited in the unmodified SYTN anode.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권6호
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• pp.661-666
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• 1998

Active reaction sites and electrochemical O2 reduction kinetics on La_{1-x}Sr_xMnO_{3+{\delta}} (x=0.1-0.4)/YSZ (yttria-stabilized zirconia) electrodes are investigated in the temperature range of 700-900 ℃ at $Po_2=10^{-3}$-0.21 atm. Results of the steady-state polarization measurements, which are formulated into the Butler-Volmer formalism to extract transfer coefficient values, lead us to conclude that the two-electron charge transfer step to atomically adsorbed oxygen is rate-limiting. The same conclusion is drawn from the $Po_2$-dependent ac impedance measurements, where the exponent m in the relationship of $I_o$ (exchange current density) ∝ $P_{o_{2}}^m$ is analyzed. Chemical analysis is performed on the quenched Mn perovskites to estimate their oxygen stoichiometry factors (δ) at the operating temperature (700-900 ℃). Here, the observed δ turns out to become smaller as both the Sr-doping contents (x) and the measured temperature increase. A comparison between the 8 values and cathodic activity of Mn perovskites reveals that the cathodic transfer coefficients $({\alpha}_c)$ for oxygen reduction reaction are inversely proportional to δ whereas the anodic ones $({\alpha}_a)$ show the opposite trend, reflecting that the surface oxygen vacancies on Mn perovskites actively participate in the $O_2$ reduction reaction. Among the samples of x= 0.1-0.4, the manganite with x=0.4 exhibits the smallest 8 value (even negative), and consistently this electrode shows the highest ${\alpha}_c$ and the best cathodic activity for the oxygen reduction reaction.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.640-645
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• 2018

The design of non-precious electrocatalysts with low-cost, good stability, and an improved oxygen reduction reaction(ORR) to replace the platinium-based electrocatalyst is significant for application of fuel cells and metal-air batteries with high energy density. In this study, we synthesize iron-carbide($Fe_3C$) embedded nitrogen(N) doped carbon nanofiber(CNF) as electrocatalysts for ORRs using electrospinning, precursor deposition, and carbonization. To optimize electrochemical performance, we study the three stages according to different amounts of iron precursor. Among them, $Fe_3C$-embedded N doped CNF-1 exhibits the most improved electrochemical performance with a high onset potential of -0.18 V, a high $E_{1/2}$ of -0.29 V, and a nearly four-electron pathway (n = 3.77). In addition, $Fe_3C$-embedded N doped CNF-1 displays exellent long-term stabillity with the lowest ${\Delta}E_{1/2}=8mV$ compared to the other electrocatalysts. The improved electrochemical properties are attributed to synergestic effect of N-doping and well-dispersed iron carbide embedded in CNF. Consequently, $Fe_3C$-embedded N doped CNF is a promising candidate for non-precious electrocatalysts for high-performance ORRs.

• 전기화학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2019

암모니아 생산은 이전부터 비료, 식량과 관련되어 많은 연구가 이루어져 왔는데, 최근 신재생 에너지에 대한 관심이 커짐에 따라 암모니아 또한 에너지로서 내연기관이나 연료전지로 활용이 기대되어 더 많은 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 하지만 암모니아를 생성하기 위해서 하버-보쉬법을 사용하는데, 150-300기압과 $350-550^{\circ}C$ 이상의 높은 압력과 온도가 필요하므로 지구 에너지의 1-2%를 사용할 만큼 암모니아 생산에 많은 에너지가 소모되며, 주로 화석연료가 사용된다. 위와 같은 반응에 사용되는 에너지를 줄임으로 이산화탄소 배출량을 줄여 환경문제에도 대응할 수 있기 때문에 반응온도 및 압력을 줄이는 노력이 필요하다. 본 총설에서는 암모니아를 생산하기 위한 방법 중 특히 상온, 상압에서의 전기화학적 질소환원반응 결과들을 소개한다. 실험 결과뿐만 아니라 밀도범함수 계산을 통하여 전기화학적 질소환원반응 메커니즘 연구가 많이 되었으며, 더 많이 전기화학반응에 참여할 수 있도록 하는, 나노 와이어, 다공성 전극과 같은 나노구조화 전극설계에 대한 다양한 연구 결과들 또한 제시한다.