• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제15권1호
• /
• pp.67-95
• /
• 2024

Direct alcohol fuel cells (DAFCs) have gained much attention as promising energy conversion devices due to their ability to utilize alcohol as a fuel source. In this regard, Molybdenum-based electrocatalysts (Mo-ECs) have emerged as a substitution for expensive Pt and Ru-based co-catalyst electrode materials in DAFCs, owing to their unique electrochemical properties useful for alcohol oxidation. The catalytic activity of Mo-ECs displays an increase in alcohol oxidation current density by several folds to 1000-2000 mA mg_Pt^-1, compared to commercial Pt and PtRu catalysts of 10-100 mA mg_Pt^-1. In addition, the methanol oxidation peak and onset potential have been significantly reduced by 100-200 mV and 0.5-0.6 V, respectively. The performance of Mo-ECs in both acidic and alkaline media has shown the potential to significantly reduce the Pt loading. This review aims to provide a comprehensive overview of the bifunctional mechanism involved in the oxidation of alcohols and factors affecting the electrocatalytic oxidation of alcohol, such as synthesis method, structural properties, and catalytic support materials. Furthermore, the challenges and prospects of Mo-ECs for DAFCs anode materials are discussed. This in-depth review serves as valuable insight toward enhancing the performance and efficiency of DAFC by employing Mo-ECs.

• 농업과학연구
• /
• 제10권2호
• /
• pp.354-364
• /
• 1983

pH 7.0~14.0의 중성에서 강염기성 용액에 이르는 넓은 pH 범위에서 Cinnamonitrile의 알카리 가수분해 반응속도 상수를 $25^{\circ}C$의 50% methanol 물 혼합용매로 부터 측정하여 실험사실을 잘 설명할 수 있는 반응 속도식을 유도하여 가수분해 반응 메카니즘을 제안하고, 반응 속도론적으로 고찰 검토하였으며 (Z)형의 형태에 관하여 분자의 안정성과 반응성을 알아보기 위하여 cinnamonitrile의 분자궤도 함수를 EHT와 CNDO/2방법으로 계산하였다. (1) Cinnamonitrile의 전체 에너지 계산 결과로부터 ${\theta}_1$ 회전에 따르는 형태의 안정도는 (E)형을 포함하여 (E)-planar > (E)-gauche > (Z)-gauche > (Z)-planar이였고 (E)-gauche와 (Z)-gauche의 에너지 차는 1.94Kcal/mole이였다. 따라서 반응은 가장 안정한 (E)-planar의 $C_7({\alpha})$ 원자에 chydroxide 이온이나 물분자의 첨가로 ${\alpha}C-{\beta}C$ 결합이 분열하게 된다. (2) pH7.0~14.0 범위에서 측정한 반응속도상수로 부터 유도된 전체 반응속도식은 다음과 같다. $$k_t=k_o+k^{\prime}[OH^-]=({\frac{1.41{\times}10^{-14}+1.21{\times}10^{-7}/[H_3O^+]}{2.65{\times}10^{-7}+1.64/[H_3O^+]})+9.14{\times}10^9/[H_3O^+]$$ (3) 분자 궤도함수의 계산 결과와 반응 속도식을 토대로 하여 pH10.0~14.0에서는 hydroxide 이온의 첨가로 가수분해가 진행되는 Scheme(I)과 같은 Michael형의 친핵성 첨가반응 메카니즘을 그리고 pH7.0~10.0사이의 중성 용액중에서는 물분자의 첨가로 반응이 진행되는 Scheme(II)와 같은 가수분해 반응메카니즘을 제안하였다. (4) pH10.0~12.0사이의 약 알칼리성 용액중에서는 Scheme(I)과 Scheme(II)의 두 반응이 서로 경쟁적으로 일어나는 대단히 복잡한 일련의 가수분해 반응이 진행됨을 알았으며 분해 생성물은 공히 benzaldehyde와 methylnitrile 그리고 acetic acid 이였다. 앞으로의 과제는 cinnamonitrile 의 ${\alpha}{\cdot}{\beta}$ 탄소불포화 이중결합에 미치는 치환기에 의한 자유에너지 직선성의 상관관계와 물 L-cysteine 및 hydrogene cyanide 등의 서로 다른 친핵체들과의 반응으로 부터 이들의 친핵 첨가반응성을 검토하고자 한다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제26권2호
• /
• pp.125-131
• /
• 1983

Dimethyl-2,2-dichlorovinylphosphate (DDVP) 분자를 정량적으로 이해하기 위한 시도의 일환으로 분자궤도함수를 계산하여 구성 원자의 알짜 전하, 결합차수, 원자 궤도계수, 에너지 성분 분석 및 형태 둥의 결과로 부터 분자의 안정성과 반응성을 검토하였다. 또한 DDVP분자의 가수분해 반응 메카니즘을 제안하기 위하여 가수분해 반응 생성물을 분석한 결과 주 생성물은 2,2-dichlorovinylphosphate와 dimethylphosphate임을 재확인하여 염기성 용액중에서의 가수분해 반응속도와 pH에 대한 변화로 부터 유도된 반응 속도식은 다음과 같다. ${\therefore}\;k_{obs}=k_{OH}[OH-]{\cdot}kw/[H_3O^+]$ $=2.10{\times}10^{-11}/[H_3O^*]$ 이상과 같은 사실로 부터 DDVP분자의 가수분해 반응 메카니즘은 다음과 같이 설명된다. 즉, 단일 결합성인 $C_2({\alpha})-O_3$를 회전축으로 나타낸 가장 안정한 형태는 staggered conformation $({\mu}=4.90debye)$이였으며, 전하의 분리가 크게 이루워진 $C_1({\beta})=C_2({\alpha})$결합의 양하전이 큰 평면상의 $C_2({\alpha})$원자에 강한 친핵체인 OH-이온이 수직으로 첨가하여 파이-반결합궤도$({\pi}^*)$를 가지는 $C_2({\alpha})-O_3$의 단일결합이 불균형 분해하여 2,2-dichloroacetaldehyde와 dimethylphosphate를 생성하는 일련의 복잡한 전형적인 Michael형의 친핵성 첨가반응 매카니즘을 제안하였다.