In this study, the new electrochemical cell device using Arduino and sensor was developed, and experiments of changes in voltage at the time of serial and parallel connection of electrochemical cells were conducted to verify the effectiveness of the device. In addition, in order to examine the educational effects of the device, student's inquiry activities of measuring voltage of electrochemical cells and making objects using the voltage difference were conducted. As a result, it was confirmed that the electrochemical device using Arduino and sensor could not only perform automatic measurements and visualize data but also have a possibility to seek various educational effects through easy coding and modification of the device. Based on the results of students' performance, it was found that experimental activities using the device impart a positive effect not only on the understanding of scientific concepts, but also on the development of the practical ability to apply scientific knowledges to the real life. Educational implications are discussed in terms of 'learning by making'.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2017.05a
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pp.149-149
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2017
Aluminum alloys have poor corrosion resistance compared to the pure aluminum due to the additive elements. Thus, anodizing technology artificially generating thick oxide films are widely applied nowadays in order to improve corrosion resistance. Anodizing is one of the surface modification techniques, which is commercially applicable to a large surface at a low price. However, most studies up to now have focused on its commercialization with hardly any research on the assessment and improvement of the physical characteristics of the anodized films. Therefore, this study aims to select the optimum temperature of sulfuric electrolyte to perform excellent corrosion resistance in the harsh marine environment through electrochemical experiment in the seawater upon generating porous films by variating the temperatures of sulfuric electrolyte. To fabricate uniform porous film of 5083 aluminum alloy, we conducted electro-polishing under the 25 V at $5^{\circ}C$ condition for three minutes using mixed solution of ethanol (95 %) and perchloric (70 %) acid with volume ratio of 4:1. Afterward, the first step surface modification was performed using sulfuric acid as an electrolyte where the electrolyte concentration was maintained at 10 vol.% by using a jacketed beaker. For anode, 5083 aluminum alloy with thickness of 5 mm and size of $2cm{\times}2cm$ was used, while platinum electrode was used for cathode. The distance between the two was maintained at 3 cm. Anodic polarization test was performed at scan rate of 2 mV/s up to +3.0 V vs open circuit potential in natural seawater. Surface morphology was compared using 3D analysis microscope to observe the damage behavior. As a result, the case of surface modification showed a significantly lower corrosion current density than that without modification, indicating excellent corrosion resistance.
Ha, Seongmin;Kim, Daesup;Kwak, Cheol Hwan;Lee, Young-Seak
Applied Chemistry for Engineering
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v.33
no.4
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pp.343-351
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2022
Lithium-ion batteries (LIBs) are considered promising energy storage devices with good performance such as high energy density, slow self-discharge rate, high rate charge capacity, and long battery life. However, the application of these LIBs in the high-energy density electric vehicle and large device industries poses a major safety problem. In order to solve this problem, developing a material having high thermal stability and intrinsic safety is the ultimate solution for improving the stability and electrochemical performance of LIBs. This review introduced a surface modification technology of a separator to overcome the stability problem of a commercial separator, and summarized and summarized the research trends using the modified separator for a lithium-ion battery. Based on this, the future prospects for the separator development by surface modification were discussed.
Kim, Yong-Tae;Oh, Kyu-Ha;Kim, Joo-Ho;Kang, Hee-Gyoo;Choi, Jin-Sub
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.32
no.6
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pp.1975-1979
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2011
The modification of a gas diffusion layer (GDL), a vital component in polymer electrolyte fuel cells, is described here for use in the electrochemical detection of antibody-antigen biosensors. Compared to other substrates (gold foil and graphite), mouse anti-rHBsAg monoclonal antibody immobilized on gold-coated GDL (G-GDL) detected analytes of goat anti-mouse IgG antibody-ALP using a relatively low potential (-0.0021 V vs. Ag/AgCl 3 M NaCl), indicating that undesired by-reactions during electrochemical sensing should be avoided with G-GDL. The dependency of the signal against the concentration of analytes was observed, demonstrating the possibility of quantitative electrochemical biosensors based on G-GDL substrates. When a sandwich method was employed, target antigens of rHBsAg with a concentration as low as 500 ng/mL were clearly measured. The detection limit of rHBsAg was significantly improved to 10 ng/mL when higher concentrations of the 4-aminophenylphosphate monosodium salt (APP) acting on substrates were used for generating a redox-active product. Additionally, it was shown that a BSA blocking layer was essential in improving the detection limit in the G-GDL biosensor.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.20
no.4
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pp.395-400
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2011
Scanning Probe Lithography is a method to localized oxidation on single crystal silicon wafer surface. This study demonstrates nanometer scale non contact lithography process on (100) silicon (p-type) wafer surface using AFM(Atomic force microscope) apparatuses and pulse controlling methods. AFM-based experimental apparatuses are connected the DC pulse generator that supplies ultra short pulses between conductive tip and single crystal silicon wafer surface maintaining constant humidity during processes. Then ultra short pulse durations are controlled according to various experimental conditions. Non contact lithography of using ultra short pulse induces electrochemical reaction between micro-scale tip and silicon wafer surface. Various growths of oxides can be created by ultra short pulse non contact lithography modification according to various pulse durations and applied constant humidity environment.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.434-434
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2011
Electrochemical method have been employed in this work to modify the chemical vapour deposited nitrogen doped hydrogen amorphous diamond-like carbon (N-DLC) film to fabricate nickel and copper nano particle modified N-DLC electrodes. The electrochemical behaviour of the metal nano particle modified N-DLC electrodes have been characterized at the presence of glucose in electrolyte. Meanwhile, the N-DLC film structure and the morphology of metal nano particles on the N-DLC surface have been investigated using micro-Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy. The nickel nano particle modified N-DLC electrode exhibits a high catalytic activity and low background current, while the advantage of copper modified N-DLC electrode is drawn back by copper oxidizations at anodic potentials. The results show that metal nano particle modification of N-DLC surface could be a promising method for controlling the electrochemical properties of N-DLC electrodes.
The electrochemical properties of W-modified austenitic stainless steels containing Ta and La were evaluated in a $H_{3}PO_{4}$ type PEMFC environment. Electrochemical test was conducted in 0.05 M $H_{3}PO_{4}$ solution at $80^{\circ}C$ and electrical property was conducted by contact resistance test. XPS was conducted to analyze the chemical elements consisting of passive film. Addition of La and Ta in W-modified austenitic stainless steel shows not only better corrosion resistance but also better electrical property.
Alizarin Red S modified screen printed carbon electrodes were developed for the electrochemical detection of aluminum ion. The electrodes developed use screen-printed carbon electrodes(SPCEs) coupled with chemical modification with an organic chelator, Alizarin Red S(ARS), for aluminum ion detection in aqueous solution. For sensor fabrication ARS was directly immobilized on the surface of SPCEs using PVA-SbQ(The poly(vinyl alcohol) bearing stryrylpyridinium groups). Aluminum concentrations were indirectly estimated by amperometric determination of the non-complexed ARS immobilized on the electrodes, after its complexation with aluminum. The sensitivity of the sensor developed was $3.8\;nA{\mu}M^{-1}cm^{-2}$ and the detection limit for aluminum was $25\;{\mu}M$.
Kim, Minsoo;Song, Young Eun;Li, Shuwei;Kim, Jung Rae
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.12
no.3
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pp.297-301
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2021
Microbial fuel cells (MFCs) convert chemical energy to electrical energy via electrochemically active microorganisms. The interactions between microbes and the surface of a carbon electrode play a vital role in capturing the respiratory electrons from bacteria. Therefore, improvements in the electrochemical and physicochemical properties of carbon materials are essential for increasing performance. In this study, a microwave and sulfuric acid treatment was used to modify the surface structure of graphite granules. The prepared expandable graphite granules (EGG) exhibited a 1.5 times higher power density than the unmodified graphite granules (1400 vs. 900 mW/m3). Scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy revealed improved physical and chemical characteristics of the EGG surface. These results suggest that physical and chemical surface modification using sulfuric acid and microwave heating improves the performance of electrode-based bioprocesses, such as MFCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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