• Advances in materials Research
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• 제8권1호
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• pp.37-46
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• 2019

Electrochemical double layer capacitors (EDLCs) which are fabricated using carbon based electrodes have been emerging at an alarming rate to fulfill the energy demand in the present day world. Activated charcoal has been accepted as a very suitable candidate for electrodes but its cost is higher than natural graphite. Present study is about fabrication of EDLCs using composite electrodes with activated charcoal and Sri Lankan natural graphite as well as a gel polymer electrolyte which is identified as a suitable substitute for liquid electrolytes. Electrochemical Impedance Spectroscopy, Cyclic Voltammetry and Galvanostatic Charge Discharge test were done to evaluate the performance of the fabricated EDLCs. Amount of activated charcoal and natural graphite plays a noticeable role on the capacity. 50 graphite : 40 AC : 10 PVdF showed the optimum single electrode specific capacity value of 15 F/g. Capacity is determined by the cycling rate as well as the potential window within which cycling is being done. Continuous cycling resulted an average single electrode specific capacity variation of 48 F/g - 16 F/g. Capacity fading was higher at the beginning. Later, it dropped noticeably. Initial discharge capacity drop under Galvanostatic Charge Discharge test was slightly fast but reached near stable upon continuous charge discharge process. It can be concluded that initially some agitation is required to reach the maturity. However, the results can be considered as encouraging to initiate studies on EDLCs using Sri Lankan natural graphite.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.443-455
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• 2013

혼합되지 않는 두 용액 사이의 계면(interface between two immiscible electrolyte solutions, ITIES)에서의 전하 이동 반응에 대한 전기화학적 연구는 이온 검출용 센서, 바이오센서, 생체막 모델링, 약물 전달 반응, 상전이 촉매반응, 연료 생성, 태양에너지 전환 등을 포함한 다양한 연구 분야에 적용이 가능하기 때문에 크게 주목받고 있다. 특히 ITIES에서의 이온 전이 반응을 이용하여 이온물질 및 생물질 등을 검출할 수 있는 센서로 개발하기 위해 불안정한 ITIES의 한 쪽 액체층을 젤(gel)화하여 안정화하고, 마이크로 계면 형성을 통해 전압강하를 최소화 시키는 등의 연구가 활발하게 이루어졌다. 본 총설에서는 ITIES 계면에서의 이온 전이 반응을 이용하여 개발된 다양한 센서의 원리와 응용 및 발전 가능성에 대해 다루고자 한다. ITIES 계면을 (i) 보편적인 액체/액체 계면형, (ii) 마이크로피펫 팁형, (iii) 고분자 박막에 형성된 단일 마이크로홀 또는 마이크로홀 어래이형 및 (iv) 실리콘 기판에 제작된 마이크로홀 어래이형으로 분류하고, 이들 계면에서의 직접적인 이온 전이 반응과 보조 이온 전이 반응을 활용하여 수질 환경 오염의 원인이 되는 이온 및 농약 성분을 선택적으로 검출할 수 있는 이온 선택성 센서와 생물질을 분석할 수 있는 바이오센서 개발 연구에 대해 초점을 두고 소개하려 한다.

• 공업화학
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• 제17권3호
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• pp.243-249
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• 2006

전기이중층 커패시터 및 리튬이온 2차전지의 compact화 하기 위하여 격리막과 전해질의 기능을 동시에 갖는 겔 전해질에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 왔다. 본 연구는 고분자 겔 전해질에 다량의 기공을 형성하여 전해질의 함침성을 높이기 위해 물리적 특성이 우수한 고분자 지지체 P(VdF-co-HFP)/PVP에 개공제 PVP를 이용하였으며, 가소제 PC와 EC, 그리고 지지전해질 $TEABF_4$를 이용하여 고분자 겔 전해질을 제조하였다. 분말활성탄 BP-20과 MSP-20, 전도성 개량제 Super P 및 결합제 P(VdF-co-HFP)와 PVP를 사용한 전극과 결합하여 단위셀을 제작하였고, 고분자 겔 전해질과 단위셀의 전기화학적 특성을 고찰하였다. PVP 첨가량에 따른 고분자 겔 전해질의 이온전도도는 7 wt%일 때 가장 우수한 이온전도도를 보였으나, 단위셀을 구성하여 전기화학적 특성을 분석한 결과 AC-ESR은 3 wt%일 때 가장 우수하였다. 또한 단위셀을 구성하여 전기화학적 특성 분석 결과 PC : EC = 33 : 33 wt%일 때 가장 우수하였다. 또한 PC를 단독 사용시 보다 PC와 EC의 혼합물을 가소제로 사용하였을 때 비정전용량 등 전기화학적 특성이 높았다. 고분자 겔 전해질의 두께에 따른 이온전도도는 $20{\mu}m$일때 가장 우수한 결과를 보였으나, 단위셀을 구성하여 전기화학적 특성 분석 결과 $50{\mu}m$일 때 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었다. 고분자 겔 전해질과 전극사이를 열 압착한 단위셀은 31.41 F/g의 높은 비정전용량과 안정한 전기화학적 특성을 나타내었다. 따라서 P(VdF-co-HFP : PVP = 20 : 3 및 PC : EC = 44 : 22 wt%로 제조된 EDLC용 고분자 겔 전해질의 최적 조성비는 23 : 66 : 11 wt%이었으며, 두께 $50{\mu}m$일 때 $3.17{\times}10^{-3}S/cm$의 이온전도도를 나타내었다. 이 때 단위셀의 전기화학적 특성은 DC-ESR $2.69{\Omega}$, 비정전용량 28 F/g 및 쿨롱 효율 100%이었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.883-891
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• 2017

고분자 전해질 연료전지의 연료에 포함된 일산화탄소의 선택적 산화를 위하여, 귀금속 촉매를 대체하기 위한 CuO-$CeO_2$ 복합 산화물 촉매를 졸-겔법과 공침법으로 제조하였다. 졸-겔법으로 촉매 제조 시 Cu/Ce의 비와 가수분해 비를 변화시켰다. 제조한 촉매의 활성은 귀금속 촉매($Pt/{\gamma}-Al_2O_3$)와 비교하였다. Cu/Ce의 비를 변화시키면서 제조한 촉매 중 Cu/Ce의 비가 4:16인 촉매가 가장 높은 CO 전환율(90%)과 선택도(60%)를 나타내었다. 촉매의 제조에서 가수분해 비가 증가할수록 촉매 표면적이 증가하였고, 아울러 촉매 활성 또한 증가하였다. 공침법으로 제조한 촉매와 1wt% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 가장 높은 CO 전환율은 각각 82% 및 81%인 반면, 졸-겔법으로 제조한 촉매의 경우는 90%가 얻어졌다. 이는 졸-겔법으로 제조한 촉매가 공침법으로 제조한 촉매나 귀금속 촉매보다 더 높은 촉매활성을 보임을 의미한다. CO-TPD 실험을 통하여, 낮은 온도($140^{\circ}C$)에서 CO를 탈착하는 촉매가 본 반응에서 더 높은 촉매활성을 보임을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.411-418
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• 2018

The polymer electrolyte membranes, CL-SPEEK/Cellulose composite membrane I, II, III with the improved electrochemical and mechanical properties were prepared and characterized. The engineering plastic polyether ether ketone (PEEK) and cellulose were sulfonated and cross-linked. The membranes were prepared by sol-gel casting method with different amount of cross-linking reagent. In conclusion, the composite membranes I, II, III showed improved thermostability, tensile strength and oxidative durability. Proton conductivity of the membranes was also improved and the composite membrane I showed 0.1312 S/cm at $80^{\circ}C$ which was the best of those composite membranes.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.524-531
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• 2015

To improve the electrochemical and mechanical characteristics, engineering plastic of the sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK). The SPEEK organic-inorganic blended composite membranes were prepared by sol-gel casting method. It was loaded with the highly dispersed ceria and cesium-substituted molybdosilicic acid (Cs-MoSiA) and 1,4-diiodobutane which was cross-linking agent contents of $10{\mu}L$. Cs-MoSiA was added to increase proton conductivity. Ceria ($CeO_2$) was used as a free radical scavenger which degrade the membrane in polymer electrolyte membrane water elctrolysis (PEMWE). In conclusion, CL-SPEEK/Cs-MoSiA/Ceria 1% composite membrane showed high proton conductivity 0.2104 S/cm at $25^{\circ}C$ which was better than Nafion 117 membrane.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.561-569
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• 2014

Ceria ($CeO_2$) was used to increase the durability of the membrane in the polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE) circumstance. The sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK) to improve electrochemical characteristics. After sulfonation reaction, the organic-inorganic blended composite membranes were prepared by means of sol-gel casting method with loading the highly dispersed $CeO_2$ and Cs-substituted molybdophosphoric acid (Cs-MoPA) with cross-linking agent (tetrapropyl orthosilicate). Consequently, the composite membrane CL-SPEEK/Silane 4wt%/Cs-MoPA/Ceria(1%) showed the improved characteristics such as 82% of water content, 0.11136 S/cm of proton conductivity at $80^{\circ}C$, 55.50 MPa of tensile strength and 4.37% of breeding out of MoPA.

• Macromolecular Research
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• 제12권4호
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• pp.413-421
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• 2004

Sulfonated poly(phthalazinone ether sulfone ketone) (SPPESK) membranes and sol-gel derived SPPESK/silica hybrid membranes have been investigated as potential polymer electrolyte membranes for direct methanol fuel cell (DMFC) applications. In comparison with the SPPESK membrane, the SPPESK/silica membranes exhibited higher water content, improved proton conductivity, and lower methanol permeability. Notably, the silica embedded in the membrane acted as a material for reducing the fraction of free water and as a barrier for methanol transport through the membrane. From the results of proton conductivity and methanol permeability studies, we suggest that the fractions of bound and free water should be optimized to obtain desirable proton conductivities and methanol permeabilities. The highly sulfonated PPESK hybrid membrane (HSP-Si) displayed higher proton conductivity (3.42 ${\times}$ 10$^2$ S/cm) and lower methanol permeability (4.15 ${\times}$ 10$\^$7/ $\textrm{cm}^2$/s) than those of Nafion 117 (2.54 ${\times}$ 10$^2$ S/cm; 2.36 ${\times}$ 10$\^$6/ $\textrm{cm}^2$/s, respectively) at 30$^{\circ}C$. This characteristic of the SPPESK/silica membranes is desirable for future applications related to DMFCs.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2014

Ceria ($CeO_2$) was used to scavenge free radicals which attack the membrane in the polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE) circumstance and to increase the duration of the membrane. In order to improve the electrochemical, mechanical and electrocatalytic characteristics, engineering plastic of the sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK) and the organic-inorganic blended composite membranes were prepared by sol-gel casting method with loading the highly dispersed ceria and cesium-substituted phophomolybdic acid(Cs-MoPA) with cross-linking agent contents of 0.01mL. In conclusion, CL-SPEEK/$Cs_{(2.5)}$-MoPA/ceria(1%) membrane showed the optimum results such as 0.1095S/cm of proton conductivity at $80^{\circ}C$, 2.906meq./g-dry-membrane of ion exchange capacity and mechanical characteristics, and 49.73MPa of tensile strength which were better than Nafion 117 membrane.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.437-447
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• 2012

Ceria ($CeO_2$) was used to scavenge free radicals which attack the membrane in the polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE) circumstance and to increase the duration of the membrane. In order to improve the electrochemical, mechanical and electrocatalytic characteristics, engineering plastic of the sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK) and the organic-inorganic blended composite membranes were prepared by sol-gel casting method with loading the highly dispersed ceria and cesium-substituted tungstophosphoric acid (Cs-TPA) with cross-linking agent contents of 0.01 mL. In conclusion, CL-SPEEK/Cs-TPA/ceria (1%) membrane showed the optimum results such as 0.130 S/cm of proton conductivity at $80^{\circ}C$, 2.324 meq./g-dry-membrane of ion exchange capacity and mechanical characteristics, and 65.03 MPa of tensile strength which were better than Nafion 117 membrane.