Alexandra Kuriganova;Igor Leontyev;Nikolay Leontyev;Nina Smirnova
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제15권3호
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pp.345-352
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2024
The synthesis of Pt nanoparticles and catalytically active materials using the electrochemical top-down approach involves dispersing Pt electrodes in an electrolyte solution containing alkali metal cations and support material powder using an alternating pulsed current. Platinum is dispersed to form particles with a predominant crystallographic orientation of Pt(100) and a particle size of approximately 7.6±1.0 nm. The dispersed platinum particles have an insignificant content of PtOx phase (0.25±0.03 wt.%). The average formation rate was 9.7±0.5 mg cm-2 h-1. The nature of the support (carbon material, metal oxide, carbon-metal oxide hybrid) had almost no effect on the formation rate of the Pt nanoparticles as well as their crystallographic properties. Depending on the nature of the support material, Pt-containing catalytic materials obtained by the electrochemical top-down approach showed good functional performance in fuel cell technologies (Pt/C), catalytic oxidation of CO (Pt/Al2O3) and electrochemical oxidation of methanol (Pt/TiO2-C) and ethanol (Pt/SnO2-C).
초기 충전 과정에서 흑연 음극에 생성되는 표면피막은 리튬 이차전지의 중요한 구성 요소로 전지 반응은 표면피막의 본질에 크게 영향을 받는다. 따라서 표면피막의 물리화학적 성질을 이해하는 것은 매우 중요하다. 한편, 표면피막의 형성 반응은 흑연/전해질 계면에서 진행하는 매우 복잡한 계면 현상이며, 표면피막은 반응성이 높고 공기 중에서 불안정하기 때문에 리튬 이차전지의 전극 표면을 연구하는데 있어서 in-situ 실험 기술은 매우 중요하다. 이와 같은 점에서 전위가 제어된 상태에서 다양한 전기화학 반응이 진행하는 전극/용액 계면을 직접 관찰할 수 있는 전기화학적 원자간력 현미경(Electrochemical Atomic Force Microscopy, ECAFM)은 매우 유용한 도구이다. 본 총설에서는 흑연 음극에 생성되는 표면피막의 본질적 이해에 중점을 두어 표면피막의 생성기구 및 전해질과의 상관성에 관하여 in-situ ECAFM 분석 결과를 중심으로 하여 정리하였다.
Seong, Min Ji;Manivannan, Shanmugam;Kim, Kyuwon;Yim, Taeeun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제12권4호
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pp.453-457
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2021
Lithium-sulfur (Li-S) batteries are one of attractive energy conversion and storage system based on high theoretical specific capacity and energy density with low costs. However, volatile nature of elemental sulfur is one of critical problem for their practical acceptance in industry because it considerably affects electrode uniformity during electrode manufacturing. In this work, polymeric sulfur composite consisting of ionic liquid (IL) are suggested to reduce volatility nature of elemental sulfur, resulting in better processibility of the Li-S cell. According to systematic spectroscopic analysis, it is found that polymeric sulfur is consisting of repeating units combining with elemental sulfur and volatility of them is negligible even at high temperature. In addition, the IL-embedded polymeric sulfur shows moderate cycle performance compared to the cell with elemental sulfur. From these results, it is found that the IL-embedded polymeric sulfur composite is applicable cathode candidate for the Li-S cell based on their excellent non-volatility as well as their superior electrochemical performance.
The absorption of water into an anti-corrosive organic coating, such as alkyd and urethane resin coating, was investigated, using a quartz crystal microbalance (QCM). Anticorrosive properties of the coatings were also measured, by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The overall absorption of water in the coating is determined by the chemical nature of resin, and decreases with increasing thickness. The enhancement of anti-corrosive performance, through increase of coating thickness, was more remarkable in the case of the coating that hadlower equilibrium water absorption. The absorption kinetics curves were Fickian in nature. The EIS analysis confirmed that the resin, having lower equilibrium water absorption, shows higher anti-corrosive performan.
Recently, reinforced concrete structures exposed to severe enviroment are increased in metropolitan area. The acid rain and CO2 penetrated towad rebar, thus rebar corrosion occurred. The corrosion of rebar in concrete is, as in most corrosion processes, an electrochemical nature. The corrosion may severely affect on durability and service life of such a concrete structures. This study was performed for the purpose of acquiring data about corrosion condition and considering a countermeasure to prevent rebar from corroding due to carbonation of concrete. An accelerated car bonation testing procedure was applied to measure the evolution of carbonation and rebar corrosion with time for various water-binder ratios and cement types.
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.
Raza, Syed Abbas;Karim, Muhammad Ramzan Abdul;Shehbaz, Tauheed;Taimoor, Aqeel Ahmad;Ali, Rashid;Khan, Muhammad Imran
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제13권2호
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pp.213-226
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2022
In the present study, the corrosion behavior of aluminum Al-7075 tempered (T-6 condition) alloy was evaluated by immersion testing and electrochemical testing in 1.75% and 3.5% NaCl environment at acidic, neutral and basic pH. The data obtained by both immersion tests and electrochemical corrosion tests (potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests) present that the corrosion rate of the alloy specimens is minimum for the pH=7 condition of the solution due to the formation of dense and well adherent thin protective oxide layer. Whereas the solutions with acidic and alkaline pH cause shift in the corrosion behavior of aluminum alloy to more active domains aggravated by the constant flux of acidic and alkaline ions (Cl- and OH-) in the media which anodically dissolve the Al matrix in comparison to precipitated intermetallic phases (cathodic in nature) formed due to T6 treatment. Consequently, the pitting behavior of the alloy, as observed by cyclic polarization tests, shifts to more active regions when pH of the solutions changes from neutral to alkaline environment due to localized dissolution of the matrix in alkaline environment that ingress by diffusion through the pores in the oxide film. Microscopic analysis also strengthens the results obtained by immersion corrosion testing and electrochemical corrosion testing as the study examines the corrosion behavior of this alloy under a systematic evaluation in marine environment.
Single crystalline Cu nanowires with controlled diameters and aspect ratios have been synthesized using electrochemical deposition within confined nanochannels of a porous anodic aluminium oxide(AAO) template. The diameters of nano-sized cylindrical pores in AAO template were adjusted by controlling the anodization conditions. Cu nanowires with diameters of approximately 38, 99, 274 nm were synthesized by the electrodeposition using the AAO templates. The crystal structure, morphology and microstructure of the Cu nanowires were systematically investigated using XRD, FE-SEM, TEM and SAED. Investigation results revealed that the Cu nanowires had the controlled diameter, high aspect ratio and single crystalline nature.
Electrochemical impedance spectroscopy was used to evaluate the anticorrosive properties of resin(alkyd, epoxy, urethane) and pigment(hydroxy apatite(HAp), zinc potassium chromate(ZPC). red lead(RL)). The corrosion behavior of coatings applied on steel has been investigated during exposure to 0.5M-NaCl The anticorrosive performances of resins were found to depend on their chemical nature and decreased in the order of urethane > epoxy > alkyd resin coating. Hydroxy apatite and zinc potassium chromate pigment which have property to passivate the substrate showed relatively high anticorrosive performance.
Hyean-Yeol Park;Sun Hyu Kim;Jeong-Hoon Yu;Ji Eun Kwon;Ji Yang Lim;Si Won Choi;Jong-Sung Yu;Yongju Jung
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제15권1호
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pp.198-206
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2024
Given the high theoretical capacity (1,675 mAh g-1) and the inherent affordability and ubiquity of elemental sulfur, it stands out as a prominent cathode material for advanced lithium metal batteries. Traditionally, sulfur was sequestered within conductive porous carbons, rooted in the understanding that their inherent conductivity could offset sulfur's non-conductive nature. This study, however, pivots toward a transformative approach by utilizing diatom shell (DS, diatomite)-a naturally abundant and economically viable siliceous mineral-as a sulfur host. This approach enabled the development of a sulfurlayered diatomite/S composite (DS/S) for cathodic applications. Even in the face of the insulating nature of both diatomite and sulfur, the DS/S composite displayed vigorous participation in the electrochemical conversion process. Furthermore, this composite substantially curbed the loss of soluble polysulfides and minimized structural wear during cycling. As a testament to its efficacy, our Li-S battery, integrating this composite, exhibited an excellent cycling performance: a specific capacity of 732 mAh g-1 after 100 cycles and a robust 77% capacity retention. These findings challenge the erstwhile conviction of requiring a conductive host for sulfur. Owing to diatomite's hierarchical porous architecture, eco-friendliness, and accessibility, the DS/S electrode boasts optimal sulfur utilization, elevated specific capacity, enhanced rate capabilities at intensified C rates, and steadfast cycling stability that underscore its vast commercial promise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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