• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권1호
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• pp.15-20
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• 2023

Ionic liquids are considered as a promising, alternative solvent for the electrochemical synthesis of metals because of their high thermal and chemical stability, relatively high ionic conductivity, and wide electrochemical window. In particular, their wide electrochemical window enables the electrodeposition of metals without any side reaction of electrolytes such as hydrogen evolution. The electrodeposition of silver is conducted in 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride ([C4mim]Cl) ionic liquid system with a silver source of AgCl. This study is the first attempt to electrodeposit silver nanoparticles without using co-solvents other than [C4mim]Cl. Pulse electrolysis is employed for the synthesis of silver nanoparticles by varying applied potentials from -3.0 V to -4.5 V (vs. Pt-quasi reference electrode) and pulse duration from 0.1 s to 0.7 s. Accordingly, the silver nanoparticles whose size ranges from 15 nm to ~100 nm are obtained. The successful preparation of silver nanoparticles is demonstrated regardless of the kinds of substrate including aluminum, stainless steel, and carbon paper in the pulse electrolysis. Finally, the antimicrobial property of electrodeposited silver nanoparticles is confirmed by an antimicrobial test using Staphylococcus aureus.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.268-275
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• 2024

The study examined the electrogeneration of hypochlorite ions (ClO^-) via electrolysis of aqueous NaCl solutions using a dimensionally stable anode-type (DSA-type) electrode based on platinum and palladium oxides supported on titanium mesh (Ti/PtPd(10%)O_x). The electrogenerated ClO^- was quantified on the basis of the absorption band at 292 nm (A_λ = 292) of the UV-Vis spectrum. The effect of initial pH, concentration of NaCl, cell potential difference and electrolysis time were investigated in this study. The results showed that the electrolysis of aqueous NaCl solutions increases the solution pH up to high values (≥ 8.0) that favor the formation of ClO^- over chlorine or hypochlorous acid. The hypochlorite concentration increases significantly at pH values > 7.0 and shows a linear trend with increasing NaCl concentration and with increasing cell potential difference. When the cell potential and NaCl concentration are held constant, the maximum hypochlorite value during electrolysis depends on both the cell potential and NaCl concentration. The Ti/PtPd(10%)O_x anode favors the production of hypochlorite ions, making this anode a promising material for use in electrochemical oxidation of wastewater via an indirect mechanism.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.33-39
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• 2014

본 연구에서는 하수슬러지의 소화가스 생산 효율향상을 위해 전기분해 처리방법을 수행하고 이를 소화가스 생산과 탈질실험 효과를 확인하였다. 전기분해 처리시간, 전류밀도가 증가함에 따라 가용화율은 증가하였으며 전극간격 4 mm에서 전류밀도 10 mA/cm2로 60분 처리 시 가용화율은 9.02%를 보였다. 이를 이용하여 BMP실험을 진행한 결과 0.49 L CH4/g VS의 메탄생산량을 보이며 대조군대비 88.4% 증가함을 보였다. 같은 조건으로 처리된 하수슬러지를 이용하여 탈질실험을 진행한 결과 $19.2mg\;NO_3{^{-}}N/g\;MLVSS{\cdot}hr$의 탈질율을 보였으며 이를 통해 전기분해 처리된 하수슬러지는 생분해성이 증대됨에 따라 혐기성소화와 탈질공정에도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권2호
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• pp.32-36
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• 2006

마그네슘은 자동차 엔진 경량화재료 및 휴대폰과 노트북 PC케이스 등 기능성 경량재료로서의 용도개발과 함께 수요가 증가하고 있다. 마그네슘 제련법은 원료광의 특성에 따라 달라지는데 크게 용융염전해법과 열환원법 두가지로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 염화마그네슘을 사용하여 용융염전해법에 의해 전해 마그네슘을 얻고자 하였다. 흑연양극의 침지깊이를 일정하게 하고 전해전압 7V로 두가지 조성의 염욕을 비교 실험하였다. $760^{\circ}C$에서 전해 실험한 결과 $KCl/NaCl/MgCl_2$ 혼합염욕이 $KCl/NaCl/CaCl_2/CaF_2/MgCl_2$ 혼합염욕보다 전류효율 면에서 더 효과적이었다. 회수된 전해 마그네슘의 순도는 98% 이상이었다. 본 연구를 통하여 용융염 전해장치를 Scale-up 하거나 상용화시 장치설계 등에 필요한 기초자료들을 축적할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제10권1호
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• pp.68-74
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• 2002

본 연구는 매립지로의 재순환에 의해 생물학적으로 전처리된 생활폐기물 위생매립장의 침출수를 대상으로 잔류된 생물학적 난분해성 부식질(humus)과 잔류 색깔(color)의 제거를 위해 전기분해법의 적용가능성을 검토하기 위해서 수행되었다. 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같다. 1) 매립층을 통과한 침출수의 전기분해에서 CODcr과 Color의 제거율은 70~80%범위였고, Color의 제거에서 전기분해만으로도 배출기준을 충족하고 있음을 나타내었다. 2) pH7~8범위에서 가장 높은 제거율을 나타내었다. 3) 양극(+)으로 Al, Fe, Stainless를 사용했을 때 CODcr과 Color의 제거율은 Fe, Al, Stainless순으로 높았고, 반응물의 침전성 또는 전기적인 응집 후의 제거효율을 고려하면 Fe전극이 가장 높았다. 4) 본 연구에서 CODcr과 Color의 동시 제거를 위한 조건은 양극(+)은 Fe, 전극간격은 2cm 그리고 8volt의 전압에서 40분간이었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권4호
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• pp.491-496
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• 2017

The hydrogen($H_2$) is promising energy carrier of renewable energy in the microgrid system such as small village and military base due to its high energy density, pure emission and convenient transportation. $H_2$ can be generated by photocatalytic water splitting, gasification of biomass and water electrolysis driven by solar cell or wind turbine. Solid oxide electrolysis cells(SOECs) are the most efficient way to mass production due to high operating temperature improving the electrode kinetics and reducing the electrolyte resistance. The SOECs are consist of nickel-yttria stabilized zirconia(NiO-YSZ) fuel electrode / YSZ electrolyte / lanthanum strontium manganite-YSZ(LSM-YSZ) air electrode due to similarity to Solid Oxide Fuel Cells(SOFCs). The Ni-YSZ most widely used fuel electrode shows several problems at SOEC mode such as degradation of the fuel electrode because of Ni particle's redox reaction and agglomeration. Therefore Ni-YSZ need to be replaced to an alternative fuel electrode material. In this study, We studied on the Double perovskite $PrBrMnO_{5+{\delta}}$(PBMO) due to its high electric conductivity, catalytic activity and electrochemical stability. PBMO was impregnated into the scaffold electrolyte $La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.85}Mg_{0.15}O_{3-{\delta}}$(LSGM) to be synthesized at low temperature for avoiding secondary phase generated when it exposed to high temperature. The Half cell test was conducted at SOECs and SOFCs modes.

• 멤브레인
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• 제31권2호
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• pp.133-144
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• 2021

알칼리 수전해 시스템은 다양한 수소 생산 공정 중에서 가장 온실가스 발생량이 적은 그린 수소를 생산하는 방식 중 가장 오래된 기술이다. 알칼리 수전해 시스템은 알칼리 조건에서 사용되며, 고분자 전해질막 수전해와는 다르게 니켈, 코발트, 은 등의 안정한 전이금속을 전극촉매로 사용할 수 있다. 이 시스템은 가격이 저렴하고 대용량화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 알칼리 수전해 시스템은 20세기 초부터 MW급 수소발생장치에 적용되어 왔으며 현재 20여 개의 제조업체에서 상용제품을 판매하고 있는 안정화된 기술이다. 본 논문에서는 알칼라인 수전해의 기본원리 및 사용되는 촉매, 전극, 격막 등에 대해 알아보고 그 중 핵심소재인 격막의 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권3호
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• pp.302-312
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• 2019

The voltage produced from the salinity gradient in reverse electrodialysis (RED) increases proportionally with the number of cell pairs of alternating cation and anion exchange membranes. Large-scale RED systems consisting of hundreds of cell pairs exhibit high voltage of more than 10 V, which is sufficient to utilize water electrolysis as the electrode reaction even though there is no specific strategy for minimizing the overpotential of water electrolysis. Moreover, hydrogen gas can be simultaneously obtained as surplus energy from the electrochemical reduction of water at the cathode if the RED system is equipped with proper venting and collecting facilities. Therefore, RED-driven water electrolysis system can be a promising solution not only for sustainable electric power but also for eco-friendly hydrogen production with high purity without $CO_2$ emission. The RED system in this study includes a high membrane voltage from more than 50 cells, neutral-pH water as the electrolyte, and an artificial NaCl solution as the feed water, which are more universal, economical, and eco-friendly conditions than previous studies on RED with hydrogen production. We measure the amount of hydrogen produced at maximum power of the RED system using a batch-type electrode chamber with a gas bag and evaluate the interrelation between the electric power and hydrogen energy with varied cell pairs. A hydrogen production rate of $1.1{\times}10^{-4}mol\;cm^{-2}h^{-1}$ is obtained, which is larger than previously reported values for RED system with simultaneous hydrogen production.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.596-604
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• 2020

Solid oxide electrolysis cell (SOEC) attracts much attention because of its high energy efficiency among many water-electrolysis technologies. SOEC operates at temperatures above 700℃, so that the water required for water-electrolysis must be supplied in the form of steam. When the steam to be supplied to the SOEC is generated by the SOEC system itself, an enormous amount of latent heat is required to vaporize the water, so additional energy must be supplied to the SOEC system. On the other hand, if the steam can be supplied from the outside, a small amount of energy is required to raise the temperature of the low temperature steam, so that the SOEC system can be operated without additional energy supply from outside, which enables efficient water-electrolysis. In this study, we figure out the size of heat exchanger for various steam temperature and effectiveness of heat exchanger, and propose the energy efficiency of the system.

• 한국가스학회지
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• 제26권6호
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• pp.65-75
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• 2022

최근 수전해설비의 운전압력이 증가함에 따라 수소 누출로 인한 화재 및 폭발 가능성 및 위험성 또한 증가하고 있다. 따라서 관계법령 및 기술기준에 따라 수전해 시스템에 설치되는 모든 전기기에 전기방폭 형식인증 제품을 사용하거나 적절한 방법에 따른 비폭발위험장소화 절차를 적용해야 한다. 본 연구에서는 수전해설비의 일반적인 운전조건을 고려하여 KS C IEC 60079-10-1 및 KGS GC101에 따른 폭발위험장소 구분 및 범위 산정을 수행하였다. 또한, 비폭발위험장소화를 달성하기 위해 임계농도인 폭발하한 25 % 미만의 농도를 유지하기 위한 적정 환기량을 검토하였다. 그 결과 자연환기만 적용할 경우에는 수전해설비가 폭발위험장소로 구분되고, 이를 강제환기를 통해 비폭발위험장소로 구분하기 위해서는 막대한 환기량이 필요함을 확인할 수 있었다.