• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.479-484
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• 2009

The effect of anode gas channel height on gas diffusion and cell performance in a 100 $cm^2$ class molten carbonate single cell is investigated. Single cell separators with three different channel height are used. The effect of the gas channel height on the distribution of the reactive gas concentration is evaluated by the two-dimensional concentration diffusion equation. The overpotential caused by concentration drop with different channel height is estimated by the voltage decay related to diffusion of reactants, well known as concentration polarization, using limiting current density. The estimation could have the possibility to identify the reactant mass transfer polarization in the complicate factors of the overall electrodes.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.145-150
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• 2013

In this study, the electrochemical investigation of various electrodes for reverse electrodialysis using potassium ferrocyanide and potassium ferricyanide as a redox system was carried out. Cyclic voltammetry was the employed method for this electrochemical study. From the results of cyclic voltammograms for various electrode materials, i.e., Au, Vulcan supported Pt, activated carbon, carbon nanofiber, Vulcan, the Vulcan electrode showed the lowest overpotential, but the Pt electrode having slightly higher overpotential obtained slightly higher anodic and cathodic current densities for the $Fe(CN)_6{^{4-}}/Fe(CN)_6{^{3-}}$ redox couple. The cyclic voltammograms for the Vulcan electrode confirmed very good electrochemical reversibility and kinetic behavior. As a result, among the electrode materials, the Vulcan electrode is the most promising electrode material for reverse electrodialysis.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권5호
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• pp.489-493
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• 2016

Scandia ($Sc2O_3$)-stabilized zirconia (ScSZ) electrolyte-supported symmetrical solid oxide electrolyzer cells (SOECs), in which lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF)-gadolinia ($Gd_2O_3$)-doped ceria (GDC) composite materials are used as both the cathode and anode, were fabricated and their high temperature steam electrolysis (HTSE) performance was investigated. Current density-voltage curves were obtained for cells operated in 10% $H_2O$/90% Ar at 750, 800, and $850^{\circ}C$. It was possible to determine the ohmic, cathodic, and anodic contributions to the total overpotential using the three-electrode technique. The HTSE performance was significantly improved in the symmetrical cell with LSCF-GDC electrodes compared to the cell consisting of an Ni-YSZ cathode and LSCF-GDC anode. It was found that the overpotential due to the LSCF-GDC cathode largely decreased and, at a given current density, the total cell voltage decreased, which resulted in the enhanced hydrogen production rate in the symmetrical cell.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.701-705
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• 2019

알칼라인 조건에서의 산소발생 반응(oxygen-evolution reaction: OER)은 다양한 에너지 시스템에 중요한 반응으로 여겨지고 있다. 큰 overpotential을 감소시키기 위해 다양한 촉매들이 개발되고 있으며, 그 중 NiO는 높은 활성도에 대한 가능성으로 인해 연구가 활발하게 진행되고 있다. 촉매의 표면에서 OER에 대한 메커니즘은 정확하게 규명되지는 않았지만, 산화물 촉매에서 Ni 또는 O vacancy와 같은 결함들은 많은 전기화학반응에서 활성점으로 여겨진다. 따라서, 본 연구에서는 nitrogen을 ethylenediamine을 이용하여 NiO의 O위치에 치환하여 Ni vacancy를 형성하고 그로 인해서 OER의 activity와 내구성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 분석해 보았다.

• 한국재료학회지
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• 제32권5호
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• pp.237-242
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• 2022

Designing and producing a low-cost, high-current-density electrode with good electrocatalytic activity for the oxygen evolution reaction (OER) is still a major challenge for the industrial hydrogen energy economy. In this study, nanostructured Fe-doped CuCo(OH)₂ was discovered to be a precedent electrocatalyst for OER with low overpotential, low Tafel slope, good durability, and high electrochemically active surface sites at reduced mass loadings. Fe-doped CuCo(OH)₂ nanosheets are made using a hydrothermal synthesis process. These nanosheets are clumped together to form a highly open hierarchical structure. When used as an electrocatalyst, the Fe-doped CuCo(OH)₂ nanosheets required an overpotential of 260 mV to reach a current density of 50 mA cm^-2. Also, it showed a small Tafel slope of 72.9 mV dec^-1, and superior stability while catalyzing the generation of O₂ continuously for 20 hours. The Fe-doped CuCo(OH)₂ was found to have a large number of active sites which provide hierarchical and stable transfer routes for both electrolyte ions and electrons, resulting in exceptional OER performance.

• 한국재료학회지
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• 제33권2호
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• pp.29-46
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• 2023

The electrochemical reduction of carbon dioxide (CO₂) to value-added products is a remarkable approach for mitigating CO₂ emissions caused by the excessive consumption of fossil fuels. However, achieving the electrocatalytic reduction of CO₂ still faces some bottlenecks, including the large overpotential, undesirable selectivity, and slow electron transfer kinetics. Various electrocatalysts including metals, metals oxides, alloys, and single-atom catalysts have been widely researched to suppress HER performance, reduce overpotential and enhance the selectivity of CO₂RR over the last few decades. Among them, single-atom catalysts (SACs) have attracted a great deal of interest because of their advantages over traditional electrocatalysts such as maximized atomic utilization, tunable coordination environments and unique electronic structures. Herein, we discuss the mechanisms involved in the electroreduction of CO₂ to carbon monoxide (CO) and the fundamental concepts related to electrocatalysis. Then, we present an overview of recent advances in the design of high-performance noble and non-noble singleatom catalysts for the CO₂ reduction reaction.

• 전기화학회지
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• 제2권3호
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• pp.150-155
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• 1999

[ $H_2-O_2$ ] 알칼리형 연료전지용 수소극으로서 아크융해법으로 제조된 Brewer-Engel type의 Co-Mo$(35\;wt\%)$ 및 Ni-Mo$(35\;wt\%)$ 금속간화합물 전극의 전기화학적 안정성이 조사되었다. $N_2$가스로 용존산소를 제거한 $80^{\circ}C$ 6N KOH 전해질 내에서 금속간화합물 전극의 전기화학적 안정성에 미치는 전해질의 농도 및 온도의 영향이 조사되었다. 또한, AFC의 정상 작동조건하에서는 Co-Mo및 Ni-Mo전극의 전기화학적 안정성에 대한 분극전압(과전압)의 영향이 논의되었다. Co-Mo전극은 Ni-Mo전극에 비하여 낮은 전기화학적 안정성을 보였다. 수소가스 평형전위로부터 낮은 양분극 과전압 하에서 Co-Mo전극에서는 Co와 Mo의 용해가 동시에 일어났다. 그러나, Co는 Mo에 비하여 급격히 용해되었다 높은 양분극 과전압에서는 전극표면에 $Co(OH)_2$ 부동태 피막이 형성되었다. Ni-Mo전극의 경우에는 Mo의 용해반응이 치밀한 $Ni(OH)_2$, 부동태 피막형성에 의하여 억제되어 우수한 전기화학적 안정성을 보였다.

• 공업화학
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• 제8권6호
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• pp.1022-1028
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• 1997

본 연구에서는 1M $LiClO_4/PC$ 유기 용액 중에 존재하는 리튬 이온의 층간 반응에 의하여 전기 발색 현상을 나타내는 전자-선 증발법으로 제조된 비정질의 텅스텐 산화물 박막과 전해질 계면에서의 전기화학적 특성들을 연구하기 위하여 음극 Tafel 분극법, 순환 전류-전위법 및 전기량 적정법 등의 전기화학 측정법과 X선 회절 분석법을 이용한 박막의 결정 상태 조사 등이 수행되었다. 특히 다중 순환 전류-전위 곡선으로부터 리튬 이온의 층간 반응은 발색 반응에 대한 인가 과전압이 약 1.0V 이내에서는 안정된 소 발색의 가역적 현상을 나타내었으나, 발색 반응에 대한 인가 과전압이 1.5V일 때는 발색 시 삽입된 박막 내부의 리튬이 소색 시 완전히 빠져 나오지 못하여, 박막 내부에 리튬이 축적되는 현상을 나타내었으며, 적은 순환 횟수임에도 불구하고 소 발색의 전류 밀도가 감소되는 것이 조사되어 발색에 필요한 인가 과전압의 한계가 존재함을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제7권1호
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• pp.32-37
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• 2004

리튬 이차전지의 음극재료로서 천연흑연의 충방전 속도에 따른 용량특성을 조사하였다 정전류 조건에서 $0.0-2.0V(vs. Li/Li^+)$의 범위에서 충방전 하였을 때, 충전전류가 증가할수록 충전반응의 과전압이 증가하여 $Li^+$이온이 충분히 삽입되지 못한 상태에서 컷오프 전압(0.0 V)에 도달하기 때문에 충전용량은 충전전류의 크기가 클수록 감소하였다. 한편, 방전전류가 증가함에 따라 방전반응의 과전압도 증가하여 0.0-0.3V범위에서 방전반응이 일어나나 방전 컷오프 전압(2.0 V)과는 격차가 커서 $Li^+$이온이 탈리되지 못한 상태에서 방전 컷오프에 도달하는 현상은 없기 때문에 방전용량이 방전전류의 크기에 영향을 받지 않았다. 충전전류가 증가함에 따라 부반응인 리튬 전착반응의 과전압도 증가하므로 충전 컷오프 전압을 0.0V 이하로 낮출 수 있었다. 그러나 $Li^+$이온의 삽입반응에 비해 전착반응의 저항이 적어 충전전류에 따른 전착반응의 과전압 증가에는 한계가 있었다. 1C조건에서 -0.04V까지 충전 z컷오프 전압을 낮추었을 때 리튬의 전착반응은 없었고, 이로부터 약 $11\%$의 방전용량을 증가시킬 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.442-454
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• 2021

The porous transport layer (PTL) is essential to effectively remove oxygen and hydrogen gas from the electrode surface at high current density operation conditions. In this study, the effect of PTL with different characteristics such as pore size, pore gradient, interfacial coating was investigated by multi-layered sintered mesh. A water electrolysis single cell of active area of the 34.56 cm² was constructed, and IV performance and impedance analysis were conducted in the range of 0 to 2.0 A/cm². It was confirmed that the multi-layered sintered mesh PTL, which have an average pore size of 25 to 57 ㎛ and a larger pore gradient, removed bubbles effectively and thus seemed to improve IV performance. Also, it was confirmed that the catalytic metals such as Ni, NiMo coating on the PTL reduced activation overpotential, but increased mass transport overpotential.