Kim, Dong Seog;Park, Hye Jin;Yoon, Jong Mun;Park, Yong Seok;Park, Young Seek
Journal of Environmental Science International
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v.23
no.6
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pp.1175-1182
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2014
In this study, we examined the effect of cathode from electrolysis reactor for treating ballast water. We are going to select a suitable cathode for seawater electrolysis after considering the effect on the generation of the oxidant of cathode and the electrode deposition materials adhering to the surface of cathode. Anode is Ru-Ti-Pd electrode and cathode are Ti, Pt, JP520 (Ni-Pt-Ce) electrodes. Using the cathode of the three types, experiments were conducted to examine the effects of TRO (total residual oxidants) generation concentration and RNO (N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical) degradation concentration (in 1, 35 psu), ohmic drop, FESEM(field emission scanning electron microscope) observation of cathode surface and EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy) measurements of attached fouling material. The results showed that TRO generation concentration and RNO degradation concentration in according to each type of cathode are not different. The attached fouling materials were observed on the surface of Ti and the JP520 electrode by the observation of SEM after electrolysis for two hours, but it was not observed on the surface of Pt electrode. When considering the surface ohmic drop of cathode and the attached fouling materials, Pt electrode was judged as the excellent cathode.
The purpose of this study was to search pre-service teachers?and chemistry teachers?conceptions related to electrolysis process by predicting electrolysis products in NaI solution. A questionnaire developed by the researchers and following interviews were adopted for the research. By the methods, the conceptions of the groups were compared. Also, the relationship between their conceptions and explanations of chemistry II textbooks and general chemistry books was examined. From the analysis, it was found that most of the pre-service teachers had difficulties in using standard electrode potential when they predicted products of electrolysis. Most of the chemistry teachers could use standard electrode potential, but it was difficult to understand water electrolysis in redox reaction. The explanations of chemistry II textbooks also contained misconceptions.
Kim, Ji Eun;Park, Hyeonjung;Choi, Yong Woo;Lee, Jae Hun
Membrane Journal
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v.32
no.5
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pp.283-291
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2022
Hydrogen energy has received much attention as a solution to the supply of renewable energy and to respond to climate change. Hydrogen is the most suitable candidate of storing unused electric power in a large-capacity long cycle. Among the technologies for producing hydrogen, water electrolysis is known as an eco-friendly hydrogen production technology that produces hydrogen without carbon dioxide generation by water splitting reaction. Membranes in water electrolysis system physically separate the anode and the cathode, but also prevent mixing of generated hydrogen and oxygen gases and facilitate ion transfer to complete circuit. In particular, the key to next-generation anion exchange membrane that can compensate for the shortcomings of conventional water electrolysis technologies is to develop high performance anion exchange membrane. Many studies are conducted to have high ion conductivity and excellent durability in an alkaline environment simultaneously, and various materials are being searched. In this review, we will discuss the research trends and points to move forward by looking at the research on anion exchange membranes based on commercial polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene (SEBS) block copolymers.
Kim, Dohyung;Kim, Geul Han;Choi, Sung Mook;Lee, Ji-hoon;Jung, Jaehoon;Lee, Kyung-Bok;Yang, Juchan
Journal of Surface Science and Engineering
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v.55
no.3
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pp.180-186
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2022
The production of hydrogen via water electrolysis (i.e., green hydrogen) using renewable energy is key to the development of a sustainable society. However, most current electrocatalysts are based on expensive precious metals and require the use of highly purified water in the electrolyte. We demonstrated the preparation of a non-precious metal catalyst based on CuCo2O4 (CCO) via simple electrodeposition. Further, an optimization process for electrodeposition potential, solution concentration and electrodeposition method was develop for a catalyst-substrate integrated electrode, which indicated the highly electrocatalytic performance of the material in electrochemical tests and when applied to an anion exchange membrane water electrolyzer.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.38
no.6
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pp.329-333
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2016
Disinfection by electrolysis would be useful for small wastewater treatment plant, combined sewer overflow, ballast water, swimming pool, and fish farming, where the transport, storage, and the use of chlorine gas is limited. This study investigated the feasibility of the electrolysis of dilute hydrochloric acid (HCl) for disinfection. The effects of HCl concentration, voltage and reaction time on the generation of oxidizing agents, HOCl, $O_3$, and $H_2O_2$, were examined in a series of batch test. The highest current efficiency was 99.3% which was found at 2.2%, 3 V, and 5 min of HCl concentration, voltage, and reaction time, respectively. Continuous electrolysis at 2.2% HCl, 3 V, and 5 min of the hydraulic retention time showed 97.4% of the current efficiency. Addition of sodium chloride up to 20 g/L linearly increased the oxidizing agents production. 92.2% of total coliforms were removed by the contact with the electrolyzed water.
Park, Jong-Hyeok;Akter, Mahamuda;Kim, Beom-Seok;Jeong, Dahye;Lee, Minyoung;Shin, Jiyun;Park, Jin-Soo
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.25
no.4
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pp.174-183
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2022
Polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis are attracting attention in terms of high energy density and high purity hydrogen production. The catalyst layer for the polymer electrolyte fuel cell and water electrolysis is a porous electrode composed of a precious metal-based electrocatalyst and an ionomer binder. Among them, the ionomer binder plays an important role in the formation of a three-dimensional network for ion conduction in the catalyst layer and the formation of pores for the movement of materials required or generated for the electrode reaction. In terms of the use of commercial perfluorinated ionomers, the content of the ionomer, the physical properties of the ionomer, and the type of the dispersing solvent system greatly determine the performance and durability of the catalyst layer. Until now, many studies have been reported on the method of using an ionomer for the catalyst layer for polymer electrolyte fuel cells. This review summarizes the research results on the use of ionomer binders in the fuel cell aspect reported so far, and aims to provide useful information for the research on the ionomer binder for the catalyst layer, which is one of the key elements of polymer electrolyte water electrolysis to accelerate the hydrogen economy era.
Pt-Ni nanocatalysts were loaded on carbon black by spontaneous reduction reaction of platinum (II) acetylacetonate and nickel (II) acetylacetonate, and they were characterized by transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analyzer (TGA), energy dispersive x-ray analyzer (EDS), BET surface area and fuel cell test station. The distribution of the Pt and Ni nanoparticles was observed by TEM, and the loading weight of Pt-Ni nanocatalysts on the carbon black was measured by TGA. The elemental ratio of Pt and Ni was estimated by EDS. It was found that the loading weight of Pt-Ni nanoparticles was 5.54 wt%, and the elemental ratio of Pt and Ni was 0.48:0.35. Specific surface area was measured by BET analysis instrument and I-V characteristics were estimated.
Hydrogen evolution reaction(HER) was studied over $Ni_4Cr$ nanofibers(NFs) prepared by electrospinning method and oxidation/reduction heat treatment for alkaline water electrolysis. The physicochemical and electrochemical properties such as average diameter, lattice parameter, HER activity of synthesized $Ni_4Cr$ NFs could be modified by proper electrospinning process condition and reduction temperature. It was shown that $Ni_4Cr$ NFs had average diameter from 151 to 273 nm. Also, it exhibited the overpotential between 0.419 V and 0.526 V at $1mA/cm^2$ and Tafel slope of -334.75 mV to -444.55 mV per decade in 1 M KOH solution. These results indicate that $Ni_4Cr$ NFs with reduction heat treatment at $600^{\circ}C$ show thinnest diameter and highest HER activity among the other catalysts.
For the fabrication of high efficient bifunctional electrocatalyst of oxygen electrode for PEM URFC (Polymer Electrolyte Membrane Unitized Regenerative Fuel Cell), which is a promising energy storage and conversion system using hydrogen as the energy medium, several bifunctional electrocatalysts were prepared and tested in a single cell URFC system. The catalysts for oxygen electrode revealed fuel cell performance in the order of Pt black > PtIr > PtRuOx > PtRu ~ PtRuIr > PtIrOx, whereas water electrolysis performance in the order of PtIr ~ PtIrOx > PtRu > PtRuIr > PtRuOx ~ Pt black. Considering both reaction modes PtIr was the most effective elctrocatalyst for oxygen electrode of present PEM URFC system. In addition, the water electrolysis performance was significantly improved when Ir or IrOx was added to Pt black just 1 wt.% without the decrease of fuel cell performance. Based on the catalyst screening and the optimization of catalyst composition and loading, the optimum catalyst electrodes for PEM URFC were $1.0mg/cm^2$ of Pt black as hydrogen electrode and $2.0mg/cm^2$ of PtIr (99:1) as oxygen electrode.
Lee, Jeong Hun;Park, Yoo Sei;Jang, Myeong Je;Park, Sung Min;Lee, Kyu Hwan;Choi, Woo Sung;Choi, Sung Mook;Kim, Yang Do
Korean Journal of Metals and Materials
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v.56
no.12
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pp.885-892
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2018
Molybdenum disulfide ($MoS_2$) based electrocatalysts have been proposed as substitutes for platinum group metal (PGM) based electrocatalyst to hydrogen evolution reaction (HER) in water electrolysis. Here, we studied $MoS_2/CNFs$ hybrid catalyst prepared by electrospinning method with heat treatment for polymer electrolyte membrane(PEM) water electrolysis to improve the HER activity. The physicochemical and electrochemical properties such as average diameter, crystalline properties, electrocatalitic activity for HER of synthesized $MoS_2/CNFs$ were investigated by the Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray Diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Transmission Electron Microscopy (TEM), Raman Spectroscopy (Raman) and Linear Sweep Voltammetry (LSV). The as spun ATTM/PVP nanofibers were prepared by sol-gel and electrospinning method. Subsequently, the $MoS_2/CNFs$ was dereived from reduction heat treatment of ATTM at the ATTM/PVP nanofibers and carbonization heat treatment. Synthesized $MoS_2/CNFs$ electrocatalyst had an average diameter of $179{\pm}30nm$. We confirmed that the $MoS_2$ layers in $MoS_2/CNF$ electrocatalyst consist of 3~4 layers from the Raman results. In addition, We confirmed that the $MoS_2$ layers in $MoS_2/CNF$ catalyst consist of 7.47% octahedral 1T phase $MoS_2$, 63.77% trigonal prismatic 2H phase $MoS_2$ with 28.75% $MoO_3$ through the XRD, Raman and XPS results. It was shown that $MoS_2/CNFs$ had the overpotential of 0.278 V at $10mA/cm^2$ and tafel slope of 74.8 mV/dec in 0.5 M sulfuric acid ($H_2SO_4$) electrolyte.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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