Donggeun Yoo;Seongmin Kim;Byungchan Hwang;Sohyeong Oh;Kwonpil Park
Korean Chemical Engineering Research
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v.61
no.1
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pp.19-25
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2023
Although a lot of research and development has been conducted on the performance improvement of PEM (Proton Exchange Membrane) water electrolysis, the research on durability is still in early stage. This study investigated effect of temperature on the water electrolysis durability when driving temperature of the PEM water electrolysis was increased to improve performance. Voltage change, I-V, CV (Cyclic Voltammetry), LSV (Linear Sweep Voltammetry), Impedance, and FER (Fluoride Emission Rate) were measured while driving under a constant current condition in a temperature range of 50~80 ℃. As the operating temperature increased, the degradation rate increased. At 50~65 ℃, the degradation of the IrO2 electrocatalyst mainly affected the durability of the PEM water electrolysis cell. At 80 ℃, the polymer membrane and electrode degradation proceeded similarly, and the short resistance decreased to 1.0 kΩ·cm2 or less, and the performance decreased to about 1/3 of the initial stage after 144 hours of operation due to the shorting phenomenon.
GISEONG LEE;HYEON SEUNG JUNG;JINHO HYUN;CHANHO PAK
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.34
no.2
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pp.178-186
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2023
Three activation methods (constant voltage, current cycling, and hydrogen pumping) were applied to investigate the effects on the performance of the membrane electrode assembly (MEA) loaded with PtCo/C catalyst. The current cycling protocol took the shortest time to activate the MEA, while the performance after activation was the worst among the all activation methods. The constant voltage method took a moderate activation time and exhibited the best performance after activation. The hydrogen pumping protocol took the longest time to activate the MEA with moderate performance after activation. According to the distribution of relaxation time analysis, the improved performance after the activation mainly comes from the decrease of charge transfer resistance rather than the ionic resistance in the cathode catalyst layer, which suggests that the existence of water on the electrode is the key factor for activation.
Muhammad Ramzan Abdul Karim;Waseem Shehzad;Khurram Imran Khan;Ehsan Ul Haq;Yousaf Haroon
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.15
no.3
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pp.321-344
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2024
Transition metal compounds (TMCs) are being researched as promising electrode materials for electrochemical energy storage devices (supercapacitors). Among TMCs, transition metal phosphates (TMPs) have good, layered structures owing to open framework and protonic exchange capability among different layers, good surface area due to engrossed porosity, rich active redox reaction sites owing to octahedral structure and variable valance metallic ions. Hence TMPs become more ideal for supercapacitor electrode materials compared to other TMCs. However, TMPs have got some issues like low conductivity, rate performance, stability, energy, and power densities. But these problems can be addressed by making their composites with carbonaceous materials, e.g., carbon nanotubes (CNTs), graphene oxide (GO), graphitic carbon (GC), etc. A few factors like high surface area, excellent electrical conductivity of carbon materials and variable valence metal ions in TMPs caused great enhancement in their electrochemical performance. This article tries to discuss and compare the published data, majorly in last decade, regarding the electrochemical energy storage potential of pristine unary, binary, and ternary TMPs and their hybrid composites with carbonaceous materials (CNTs, GOs/rGOs, GC, etc.). The electrochemical performance of the hybrids has been reported to be higher than the pristine counterparts. It is hoped that the current review will open a new gateway to study and explore the high performance TMPs based supercapacitor materials.
Won, Jung Ha;Kim, Yong Joo;Lee, Young-Gi;Kim, Kwang Man;Kim, Jong Huy;Ko, Jang Myoun
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.16
no.2
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pp.91-97
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2013
Solid polymer electrolyte films are prepared by ultraviolet radiation in the mixtures of an ionic liquid salt (1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, $EMIBF_4$) and solvent (acetonitrile (ACN) or propylene carbonate(PC)), and an oligomer (poly(ethylene glycol)diacrylate, PEGDA, 45-60 wt.%). Electrochemical properties of activated carbon supercapacitors adopting the solid polymer electrolyte films as a separator are also examined by cyclic voltammetry and impedance measurement techniques. As a result, the supercapacitor adopting the PEGDA as much as 45 wt.% exhibits a superior capacitance of $46Fg^{-1}$ at $20mVs^{-1}$. It seems that this is due to fast kinetics of ion conduction by sufficient film flexibility, which can be allowed by comparatively weak ultraviolet curing of small anount of the PEGDA.
Modified polymer electrolyte membranes were fabricated by the applying dc magnetron sputter-deposited Pd thin layers on the surface of the $Nafion^{TM}$ membranes in argon atmosphere. The Pd thin films were characterized by investigating its morphology, methanol permeability, and protonic conductivity. The performance of a direct methanol fuel cell(DMFC) with the modifed polymer electrolyte membrane was also tested by the measurement of its currents and voltages under flowing methanol. The Pd thin film could be a barrier layer to methanol crossover, but the protonic conductivity of the modified polymer membrane was reduced. By using the modified polymer eletrolyte membranes, both the methanol permeability and the protonic conductivity were decreased with increasing the thickness of Pd thin film. However, the performances of DMFC were almost independent on the thickness of Pd thim films. The efffcts of methanol concentration in a feeding fuels on the protonic conductivity and the cell performance were also investigated.
In this study, a positive-electrode material in a lithium secondary battery $Li[Ni_{0.575}Co_{0.1}Mn_{0.325}]O_2$ was synthesized as precursor by co-precipitation. Cathode material was synthesized by adding iron. The synthesized cathode material was analyzed by scanning electron microscope and x-ray diffraction. The analysis of x-ray diffraction showed that the a-axis and c-axis is increased by doping iron. And $I_{(003)}/I_{(104)}$ is increased and $I_{(006)}+I_{(102)}/I_{(101)}$ is decreased. Through this result, it was confirmed that the structural stability is improved. And impedance measurements show that the charge transfer resistance ($R_{ct}$) is lowered by doping iron. Consequently, electrochemical properties are improved by doping iron. In particular, the cycle characteristics are improved at a high temperature condition (328 K). Structural stabilities are contributing to the cycle properties.
3D porous carbon electrodes (cNPIM), prepared by solution casting of a polymer of intrinsic microporosity (PIM-1) followed by nonsolvent-induced phase separation (NIPS) and carbonization are presented. In order to effectively control the pore size of 3D porous carbon structures, cNPIM was prepared by varying the THF ratio of mixed solvents. The SEM analysis revealed that cNPIMs have a unique 3D macroporous structure having a gradient pore structure, which is expected to grant a smooth and easy ion transfer capability as an electrode material. In addition, the cNPIMs presented a very large specific surface area ($2,101.1m^2/g$) with a narrow micropore size distribution (0.75 nm). Consequently, the cNPIM exhibits a high specific capacitance (304.8 F/g) and superior rate capability of 77% in an aqueous electrolyte. We believe that our approach can provide a variety of new 3D porous carbon materials for the application to an electrochemical energy storage.
Kim, Tae-Mi;Gong, Myeong-Seon;Lee, Im-Yeol;Park, Jeong-Gi
Korean Journal of Materials Research
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v.3
no.6
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pp.598-605
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1993
Methacryloxyethyl dimethyl alkyl($C_{1}\sim C_{12}$, benzyl and 2, 2-diethoxy ethyl) ammonium bromide monomers were prepared to investigate the relative humidity characteristics for polymer electrolytes with different chemical structures. They were coated on the alumna substrate printed comblike gold electrode by photopolymerization after micro-syringe injection. As the thickness of rhe humid membrane increased, the impendance decreased, whereas the impedance ~ncreased as the carbon cham of alkyl substituent in the monomer increased. The impendance of the polymeric electrolytes with $C_6\sim C_8$ substituents were varied from 19M$\Omega$ to 5K$\Omega$ for the range of 30-90% Mi. The temperature depedence coefficient in the range of 15-$35^{\circ}C$ was found to be -0.45% $RH/^{\circ}C$and the hysteresis falled within the range of $\pm$2% RH. The response time was 35 second for varying humldity from 33% to 85% RH.
Recently electro spinning is a widely used simple technique to prepared micro- to nanometer-sized fiber of various polymers. In general, a normal multiple-nozzle electro spinning system has been difficult to achieve high production-rate fabricating micro/nanofibers due to the interference of electric field between individual nozzles in the process. To reduce the interference effect of electric field between nozzles, we developed a multi-nozzle electrospinning system supplemented with auxiliary electrodes. Poly($\varepsilon$-carprolactone)(PCL), which has good mechanical property and biocompatibility, was electrospun by the multi-nozzle electro spinning system. Electrospinnability, product rate, and size uniformity of spun fibers for the system with and without auxiliary electrodes were characterized. As a result, the multi-nozzle electrospinning system supplemented with auxiliary electrodes provides excellently stable processability and showed high mass productivity of PCL-nanofibers relative to a normal multi-nozzle electro spinning system.
In this work, we prepared the carbons from synthesized styrene-acrylonitrile carbon precursor. The prepared carbons were chemically activated, and then the activated SAN-based carbons were named as A-SANs. The activations were carried out at different temperatures to investigate the effect of activation temperature on the surface and electrochemical properties of the activated SAN-based carbons for using as an electrode of electric double layer capacitors (EDLC). The characteristics of A-SAN were determined by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), surface area and pore size analysis. Also, the electrochemical behaviors were observed by cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge method. From the results, the A-SAN 700 showed excellent electrochemical property and the highest specific capacitance, but these properties decreased when the activation temperature was above $700^{\circ}C$. This is due to the fact that the activation at a temperature over $700^{\circ}C$ causes deformation of micropore structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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