In this study, we performed an electrowinning process for effective removal of metals (Cu and Ni) in solution and their recovery as solid forms. A complete removal of Cu and Ni (1,000 mg/L) was observed during four times recycling test, indicating that our electrowinning system can ensure the efficient metal removal with high stability and durability. In addition, we investigated effect of operation parameters (i.e., concentration of boric acid only for Ni, variation of pH, concentration of electrolyte ($H_2SO_4$), and cell voltage) on the efficiency of metal removal (Cu and Ni) during the electrowinning. The addition of boric acid significantly enhanced removal efficiency of Ni as the concentration of boric acid increased up to 10 g/L. Compared to negligible pH effect (pH 1, 2, and 4) on the Cu removal, we observed the increase in removal efficiency of Ni as the pH increased from 1 to 4. The electrolyte concentration did not significantly influence the removal of Cu and Ni in this study. We also obtained great removal rates of Cu and Ni at 2.5 V and 4.0 V, which were much faster than those at lower voltages. Finally, almost 99% of each Cu and Ni (1,000 mg/L) was selectively removed from the mixture of metals by adjusting pH and addition of boric acid after the completion of Cu removal. The findings in this study can provide a fundamental knowledge about effect of important parameters on the efficiency of metal recovery during the electrowinning.
Y. R. Yoo;D. H. Kim;G. B. Kim;S. Y. Won;S. H. Choi;Y. S. Kim
Corrosion Science and Technology
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v.22
no.5
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pp.322-329
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2023
There are a variety of heat exchangers used in automobiles, such as shell and tube heat exchangers, double tube heat exchangers, and plate heat exchangers. Most of them are water-cooled to prevent engine overheating. There have been reports of corrosion damage to these heat exchangers due to continuous wetting caused by external temperature differences, road pollutants, and snow removal. In addition, galvanic corrosion, which occurs when two dissimilar materials come into contact, has been identified as a major cause. In this study, corrosion characteristics and galvanic corrosion behavior of Al alloy (AA3003, AA4045 and AA7072) used in automobile heat exchangers were analyzed. Effective clad materials for heat exchanger tubes and fins were also evaluated. It was found that AA7072 should be applied as the cladding material for fin AA3003 and that AA4045 was suitable as a cladding material for tube AA3003 because this clad materials application was the most effective clad design to delay the occurrence of pinhole in the tube. Main factors influencing galvanic corrosion dissolution were found to be galvanic corrosion potential difference and galvanic corrosion current density.
There have been continuous requirements for developing more reliable energy storage systems that could address unsolved problems in conventional lithium-ion batteries (LIBs) and thus be a proper option for large-scale applications like energy storage system (ESS). As a promising solution, aqueous metal-ion batteries (AMIBs) where water is used as a primary electrolyte solvent, have been emerging owing to excellent safety, cost-effectiveness, and eco-friendly feature. Particularly, AMIBs adopting mutivalence metal ions (Ca2+, Mg2+, Zn2+, and Al3+) as mobile charge carriers has been paid much attention because of their abundance on globe and high volumetric capacity. In this research trend review, one of the most popular AMIBs, zinc-ion batteries (ZIBs), will be discussed. Since it is well-known that ZIBs suffer from various (electro) chemical/physical side reactions, we introduce the challenges and recent advances in the study of ZIBs mainly focusing on widening the electrochemical window of aqueous electrolytes as well as improving electrochemical properties of cathode, and anode materials.
Many protection methods such as surface coating, electric protection, or other methods have been applied to the numerous steel structures widely used in continental and marine areas to control their corrosion, which is done from an economic point of view. Most of these steel structures are primarily protected by coating methods. However, some steel piles under seawater are protected by the electric protection method, that is, either using an impressed current or a sacrificial anode method. Furthermore, environmental contamination may cause a severely corrosive environment, which, in turn, causes the accelerated corrosion of steel structures. Subsequently, coated steel structures could deteriorate more rapidly than the designed lifetime because of the acid rain caused by air pollution, etc. Therefore, a coating of marine paint exposed to seawater, that is, underwater hardening painting, is increasingly required to be fast drying as well as highly corrosion resistant. In this study, five types of underwater hardening paints were prepared with different resin series and additives. Their corrosion and water resistances were investigated using electrochemical methods such as corrosion potential, polarization curves, impedance and cyclic voltammogram measurements, etc. Even though it is generally accepted that the corrosion resistance of bare steel tends to increase with a shift of the corrosion potential in the noble direction, the corrosion resistance of a sample with a coating exhibited a relatively better tendency when it had a lower corrosion potential in this study. The corrosion current density was also decreased with a decrease in the diffusion limiting current density, which may mean that there is some relationship between corrosion and water resistance. The S sample of the ceramic resin series showed the relatively best corrosion and water resistance among those of samples, while the worst corrosion and water resistance were observed for the R sample of the epoxy resin series. The corrosion and water resistance of those samples tended to deteriorate with an increase in the immersion days, and their corrosion and water resistances were considered to be apparently improved by the types of resin and additives.
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.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.6
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pp.625-632
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2012
The objective of this paper is to demonstrate the cathode channel flooding effects at different stoichiometries in proton exchange membrane (PEM) fuel cells by using visualization techniques. The phenomena of liquid water formation and removal caused by current variations were also examined experimentally. Tests were conducted at cathode stoichiometries of 1.5 and 2.0, and the anode stoichiometry was fixed at 1.5. It is found that at an air-side stoichiometry of 2.0, liquid water begins to form and the flooding occurs faster than at an air-side stoichiometry of 1.5. Also, when the air-side stoichiometry of 1.5 is maintained, the dry-out phenomena is observed in the dry-out area 7.8 A following the field of flooding. Thus, a stoichiometry of 1.5 produced better performance in terms of membrane electrode assembly (MEA) durability and hydrogen ion conductivity than did a stoichiometry of 2.0, in which dry-out occurs beyond 8A.
The optimal operation conditions of electrofloatation for oil-water separation of soil flushing effluent including electrolyte and pH were investigated. The reactor (200 ${\times}$ 10 ${\times}$ 15 cm) for the experiment was constructed by using acrylic plate. Diesel concentration was 1,000 mg/L in the 1 % mixed surfactant solution ($POE_5$: $POE_{14}$ 1: 1). Titanium coated electrode was used as cathode and stainless steel electrode as anode. Reaction time was 62 minutes (reaction time: 60 min., flotation time: 2 min.) and voltage was 6 V. The separation efficiency of electrofloatation was improved to 40% by electrolyte addition. Furthermore, NaCl (1N) added as electrolyte was showed enhanced efficiency compared to NaOH (1N). While, the effect of both NaCl and NaOH was sequentially increased in the range of 0.2∼1.0% (0.02∼0.1 M). The equilibrium time was found as 20 min. in the range of 0.4∼1.0% (0.04∼0.1M) for both of them.
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.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2003.07b
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pp.795-798
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2003
Toxic organics are of great environmental concern primarily because they are toxic to mammals and birds, and are relatively soluble in water to contaminate surface water and groundwater. In this study, the decomposition of phenol, a widely used organic, in aqueous solutions by Boron doped diamond(BDD) electrode was examined. Thin, Boron-doped conducting diamond films are expected to be excellent electrodes for industrial electrolysis. Boron-doped diamond (BDD) were used as anode for generating ozone gas by electrolysis of acid solution. In this work. we have studied ozone generating system using BDD electrode. In order to determine the ozone generation properties of diamond electrode, experimental conditions, electrolyte concentration, temperature, flow rate and reaction time were varied diversely. As a result, we could confirm that ozone gas was generated successfully and the performance of diamond electrode was stable for electrolyte while $PbO_2$ electrode was disintegrated. Actually we are found that ozone amount increased by lowering the temperature of electrolyte. Decomposition of phenol concentration in the reaction solution by photolytic ozonation( $UV/O_3$) was analyzed by HPLC epuipped with a UV detector.
The optimal operation conditions, including voltage applied, reaction time, distance between electrodes. and electrode material. were investigated for the treatment of soil flushing effluent using electrofloatation. When 3V was applied for 1 hour, 88% oil-water separation efficiency was achieved. In case of 6V and above, 90% efficiencies were achieved. As reaction time and distance between electrodes were longer, separation efficiencies were higher and lower, respectively. Separation efficiencies for different anode materials were copper > aluminum > iron > titanium. It might result from the differences of their electrical conductivities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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