• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.119-123
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• 2014

Here I report on how Fourier Transform Electrochemical Impedance Spectroscopy (FTEIS) overcomes the potential-current linearity problem encountered in the impedance calculation process. FTEIS was first invented to solve the time-related drawback of the conventional impedance technique. The dramatic time reduction of FTEIS enabled the real-time impedance measurement but brought about the linearity problem at the same time. While the conventional method circumvents the problem using the steady-state made by a sufficiently long measurement time, FTEIS cannot because of its real-time function. However, according to the mathematical development reported in this article, the potential step used in FTEIS is proved to avoid the linearity problem. During the step period, the potential and the current are linearized by the electrochemical impedance. Also, Fourier transform of the differentiated potential and current is proved to give the same result of the original ones.

• 멤브레인
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• 제9권4호
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• pp.230-239
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• 1999

운반체(감응물질)로 제 4급 인산염을 사용하여 PVC를 지지체로 하여 과염소산이온의 농도 $10^{-6}$ M까지 선형적인 이온선택성 전극을 제작하였다. 운반체의 화학적구조와 함량 가소제의 종류 및 막 두께에 따른 전극의 기울기 선형응답범위 및 한계측정농도 등 전극전위특성을 고려하여 최적의 과염소산 이온선택성 PVC막 전극을 제조한 다음 측정 가능한 pH 범위 선택계수 및 전극의 교류임피던스 특성을 비교 검토하였다 운반체로 tetraoctyl-phosphonium perchlorate(TOPP) tetraphenylphosphonium perchlorate(TPPP) 및 tetrabutylphosponium perchlorate (TBPP)_ 등의 제 4급 인산염의 과염소산 이온 치환체를 사용하였다 알킬기의 탄소고리 수가 증가할수록 전극특성은 TBPP$^P{ClO}_4$, 선형응답범위 $10^{-1}$\times$10^{-6}$ M 및 한계측정농도는 9.66$\times$$10^{-7}$ M 이었으며 시판되고 있는 Orion 전극특성보다 좋은 결과를 나타내었다 전극전위는 pH3~11범위에서 ph의 영향을 받지 않았으며 ${CIO}_4$ 에 대한 방해이온의 선택계수 서열은 ${SO}^2_4$ < F < Br < I 이었다 임피던스 측정결과 TOPP의 경우 등가회로는 용액저항 이중층용량과 벌크저항의 병렬 및 Warburg 임피던스의 직렬이었다 이 경우 용액저항은 거의 나타나지 않았고 확산에 의한 Warburg 임피던스는 크게 나타났으며 Warburg 계수는 1.32$\times$$10^74 $\Omega$ $\cdot$ ${cm}^2/s^{1/2}$이었다.

• 전기화학회지
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• 제3권3호
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• pp.131-135
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• 2000

[ $LiMn_2O_4$ ]박막전지의 충방전 사이클에 따른 용량 감소의 원인을 파악하기 위하여, $LiMn_2O_4/1M\;LiClO_4-PC/Li$전지를 구성하여 충방전 사이클에 따른 AC impedance분석을 수행하였다. 적절한 등가회로를 이용하여 비선형 최소자승 맞춤에서 얻은 값이 Impedance측정 결과와 잘 일치하였다. 충방전에 따른 정전용량은 초기의 급격한 감소를 보인 이후 완만한 감소를 보였다. 충방전 사이클이 초기 70-100사이클까지는 저항 성분 중 양극전해질 계면의 전하 전달저항 성분이 급격히 증가하다가 이후 안정된 값을 보임으로 초기 급격한 용량변화의 원인으로 파악되었다. 전하전달 저항이 안정된 이후에는 Warburg저항이 충방전에 따라 조금씩 증가하였으며, LiMn2O4박막의 화학확산 계수가 사이클에 따라 초기 $5.15\times10^{-11}cm^2/sec$에서 800사이클이 지난 후 $6.3\times10^{-12}cm^2/sec$로 점차 감소하는 것이 관찰되어 100사이클이 후의 용량감소의 지배적 원인으로 파악하였다. Warburg저항의 증가는 Jahn-Teller변형 또는 Mn용해에 의한 것으로 추정하였다.

• 대한화학회지
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• 제42권6호
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• pp.664-671
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• 1998

유기 전도성 고분자들중 전도성이 뛰어나고 전기화학적으로 중합이 용이하며 안정성이 뛰어난 피로고분자(ppy)는 산화-환원 활성자리에 회합되는 이온종에 따라서 피막의 형태학적 구조가 다양하다. 그러나 공기중에서 쉽게 노화하며 잘 부서지고 물과 친하지 않은 단점이 있다. 이를 개선하기 위하여 이 다공성 ppy 피막에 높은 개시전위를 갖는 퓨란고분자(pfu)를 끼워심기 중합한 Pt/ppy/pfu(x)전극을 제작하여 그 전기화학적 성질들을 순환전압전류법과 전기호학적 임피던스법으로 조사하였다. 이 때 사용된 도판트 이온은 $PF_6^-,\; BF_4^-$, 그리고 $ClO_4^-$이온 이였으며, pfu의 조성은 ppy에 대하여 0∼1.10 범위였는데 그 조성이 0.1∼0.2의 범위에 있을 때 가장 좋은 산화환원 특징을 나타냈다. 또, $PF_6^-$ 이온이 도우핑되었을 때 전하전달 저항은 다른 이온들로 중합된 것에 비하여 40배정도 낮았으며, 이 중층의 용량은 다른 두 종에 비하여 20배정도 큰 값을 보였다. 전하전달은 주파수의 변화에 영향을 받으며 물질전달에 의한 Warburg 임피던스 항이 포함되는 등가회로를 갖는다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제2권6호
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• pp.289-295
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• 2003

The corrosion behavior of Cr-N coated steels with different phases (${\alpha}-Cr$, CrN and $Cr_2N$) deposited by cathodic arc deposition on Hl3 steel was investigated in 3.5% NaCl solution at ambient temperature. Potentiodynamic polarization test, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electron microscopy (SEM) were the techniques applied to characterize the corrosion behavior. It was found that the CrN coating had a lower current density from potentiodynamic polarization test than others. The porosity, corresponding to the ratio of the polarization resistance of the uncoated and the coated substrate, was higher in the $Cr_2N$ coating than in the other Cr-N coated steels. EIS measurements showed, for the most of Cr-N coated steels, that the Bode plot presented two time constants. Also, the $Cr_2N$ coating represents the characteristic of Warburg behavior after 72hr of immersion. The coating morphologies were examined in planar view and cross-section by SEM analyses and the results were compared with those of the electrochemical measurement. The CrN coating had a dense, columnar grain-sized microstructure with minor intergranular porosity. From the above results, the CrN coating provided a better corrosion protection than the other Cr-N coated steels.

• Corrosion Science and Technology
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• 제17권4호
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• pp.166-175
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• 2018

In this study, the electrochemical properties of CP-Ti (commercially pure titanium) and Ti-64 (Ti-6Al-4V) were evaluated and the effect of hydrofluoric acid on corrosion resistance and electrochemical properties was elucidated. Additive manufactured materials were made by DMT (Directed Metal Tooling) method. Samples were heat-treated for 1 hour at $760^{\circ}C$ and then air cooled. Surface morphologies were studied by optical microscope and SEM. Electrochemical properties were evaluated by anodic polarization method and AC-impedance measurement. The oxide film formed on the surface was analyzed using an XPS. The addition of HF led to an increase in the passive current density and critical current density and decreased the polarization resistance regardless of the alloys employed. Based on the composition of the oxide film, the compositional difference observed by the addition of HF was little, regardless of the nature of alloys. The Warburg impedance obtained by AC-impedance measurement indicates the dissolution of the constituents of CP-Ti and Ti-64 through a porous oxide film.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.244-260
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• 2018

Issues in the electrical characterization of semiconducting photoanodes in a photoelectrochemical (PEC) cell, such as the cell geometry dependence, scan rate dependence in DC measurements, and the frequency dependence in AC measurements, are addressed, using the example of a $TiO_2$ photoanode. Contrary to conventional constant phase element (CPE) modeling, the capacitive behavior associated with Mott-Schottky (MS) response was successfully modeled by a Havriliak-Negami (HN) capacitance function-which allowed the determination of frequency-independent Schottky capacitance parameters to be explained by a trapping mechanism. Additional polarization can be successfully described by the parallel connection of a Bisquert transmission line (TL) model for the diffusion-recombination process in the nanostructured $TiO_2$ electrode. Instead of shunt CPEs generally employed for the non-ideal TL feature, TL models with ideal shunt capacitors can describe the experimental data in the presence of an infinite-length Warburg element as internal interfacial impedance - a characteristic suggested to be a generic feature of many electrochemical cells. Fully parametrized impedance spectra finally allow in-depth physicochemical interpretations.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.870-877
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• 1998

본 연구에서는 임피던스 스펙트럼 분석법을 사용하여 중성운반체로 dibenzo-18-crown-6 (D18Cr6)와 valinomycin (Val)을 이용하여 $K^+$이온선택성 PVC막 전극의 막과 용액계면에서의 임피던스 특성을 검토하였다. PVC막에 대한 운반체의 종류와 함량, 가소제, 막두께, 기본전해질의 혼입(doping)여부 및 이온의 농도변화 등을 교류임피던스 분석법을 이용하여 측정하였고, 그 결과를 전극특성과 비교 검토하고 PVC막 전극에서의 전달특성을 규명하였다. 교류 임피던스의 특성을 측정하여 중성운반체로 D18Cr6와 Val을 포함하고 있는 PVC막 전극의 등가회로는 막의 벌크저항과 전기이중층 용량을 포함하는 기하학적용량을 병렬로 하고, 용액저항과 직렬로 구성되는 임피던스의 등가회로임을 확인할 수 있었다. 그러나 저농도 및 저주파수 영역에서 약간의 전하전이저항과 Warburg저항이 나타나 중첩되는 것을 알 수 있었다. $K^+$이온선택성 전극에서 운반체로서 D18Cr6가 Val중 D18Cr6가 기존의 Val보다 전극특성 및 임피던스 특성이 좋았으며 특히 D18Cr6에 기본전해질로 potassium tetraphenylborate (TPB)를 첨가한 경우 이상적인 전극을 제조할 수 있었다. 운반체의 최적 함량은 D18Cr6와 Val의 경우 3.23wt%부근이었고, 가소제는 DBP가 가장 적절하였다. 막두께가 얇아질수록 임피던스 특성이 좋아졌으나, 막두께가 최적 막두께 이하로 얇아지면 전극특성이 나빠짐을 알 수 있었다. D18Cr6의 경우 $K^+$이온에 대한 혼합용액법에 의한 선택계수 서열은 다음과 같았다. $NH_4{^+}>Ca^{2+}>Mg^{2+}>Na^+$.

• Corrosion Science and Technology
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• 제17권1호
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• pp.20-29
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• 2018

Ti and its alloys show the excellent corrosion resistance to chloride environments, but they show less corrosion resistance in HCl, $H_2SO_4$, NaOH, $H_3PO_4$, and especially HF environments at high temperature and concentration. In this study, we used the commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloy, and evaluated the effect of the manufacturing process on the electrochemical properties. We used commercial products of rolled and forged materials, and made additive manufactured materials by DMT (Directed Metal Tooling) method. We annealed each specimen at $760^{\circ}C$ for one hour and then air cooled. We performed anodic polarization test, AC impedance measurement, and Mott-Schottky plot to evaluate the electrochemical properties. Despite of the difference of its microstructure of CP-Ti and Ti-6Al-4V alloys by the manufacturing process, the anodic polarization behavior was similar in 20% sulfuric acid. However, the addition of 0.1% hydrofluoric acid degraded the electrochemical properties. Among three kinds of the manufacturing process, the electrochemical properties of additive manufactured CP-Ti, and Ti-6Al-4V alloys were the lowest. It is noted that the test materials showed a Warburg impedance in HF acid environments.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권6호
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• pp.549-558
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• 2011

Application of a generalized equivalent circuit including the electrode condition for the Hebb-Wagner polarization in the frequency domain proposed by Jamnik and Maier can provide a consistent set of material parameters, such as the geometric capacitance, partial conductivities, chemical capacitance or diffusivity, as well as electrode characteristics. Generalization of the shunt capacitors for the chemical capacitance by the constant phase elements (CPEs) was applied to a model mixed conducting system, $Ag_2S$, with electron-blocking AgI electrodes and ion-blocking Pt electrodes. While little difference resulted for the electron-blocking cell with almost ideal Warburg behavior, severely non-ideal behavior in the case of Pt electrodes not only necessitates a generalized transmission line model with shunt CPEs but also requires modelling of the leakage in the cell approximately proportional to the cell conductance, which then leads to partial conductivity values consistent with the electron-blocking case. Chemical capacitance was found to be closer to the true material property in the electron-blocking cell while excessively high chemical capacitance without expected silver activity dependence resulted in the electron-blocking cell. A chemical storage effect at internal boundaries is suggested to explain the anomalies in the respective blocking configurations.