• 제목/요약/키워드: electrolyte membrane

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Effect of Veterinary Antibiotics on the Growth of Lettuce

  • Kim, Hye Ji;Lee, Seung Hyun;Hong, Young Kyu;Kim, Sung Chul
    • 한국토양비료학회지
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    • 제51권2호
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    • pp.119-127
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    • 2018
  • Veterinary antibiotics (VAs) has been used to treat animal disease and to increase body weight. However, released VAs in the soil via spreading of compost can transport to plant and affect its growth. Main purpose of this research was i) to monitor VAs concentration in plant and ii) to evaluate inhibition effect of VAs residuals on the plant growth. Red lettuce (Lactuca sativa) was cultivated for 35 days in the pot soil spiked with 3 different concertation (0.05, 0.5, $5.0mg\;kg^{-1}$) of chlortetracycline (CTC) and sulfamethazine (SMZ). After 35 days of cultivation, concentration of CTC and SMZ in the plant was measured. Residual of CTC and SMZ was only quantified at the range of $0.007-0.008mg\;kg^{-1}$ and $0.006-0.017mg\;kg^{-1}$ in the leaf and root respectively when high concentration ($5.0mg\;kg^{-1}$) of antibiotic was spiked in the soil. Leaf length and root mass was statistically reduced when $0.05mg\;kg^{-1}$ of CTC was spiked in the soil while no statistical difference was observed for SMZ treatment. This result might indicated that high $K_{ow}$ and $K_d$ value are the main parameters for inhibiting plant growth. Antibiotics that has a high $K_{ow}$ causing hydrophobicity and easy to bioaccumulate in the lipid cell membrane. Also, antibiotics that has a high $K_d$ properties can be sorbed in the root causing growth inhibition of the plant. Overall, management of VAs should be conducted to minimize adverse effect of VAs in the ecosystem.

Magnetism during adsorption of oxygen in Pt segregated $Pt_3Ni$ (111): Density Functional Study

  • Kumar, Sharma Bharat;Kwon, O-Ryong;Odkhuu, Dorj;Hong, Soon-Cheol
    • 한국자기학회:학술대회 개요집
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    • 한국자기학회 2011년도 자성 및 자성재료 국제학술대회
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    • pp.14-14
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    • 2011
  • Limited understanding of the surface properties of $Pt_3Ni$ for the oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has motivated the study of magnetic properties and electronic structures of Pt segregated $Pt_3Ni$ (111) surface during adsorption of oxygen molecule on it. The first principle method based on density functional theory (DFT) is carried out. Nonmagnetic Pt has induced magnetic moment due to strong hybridization between Ni 3d and Pt 5d. It is found that an oxygen molecule prefers bridge site with Pt rich subsurface environment for adsorption on the surface of Pt segregated $Pt_3Ni$ (111). It is seen that there is very small charge transfer from $O_2$ to Pt. The curve of energy versus magnetic moment of the oxygen explains the magnetic moments in transition states. We found the dissociation barrier of 1.07eV significantly higher than dissociation barrier 0.77eV on Pt (111) suggesting that the dissociation is more difficult on Pt segregated $Pt_3Ni$ (111) surface. The spin polarized densities of states are presented in order to understand electronic structures of Pt and $O_2$ during the adsorption in detail.

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유한요소법을 이용한 고분자전해질연료전지 기체확산층의 응력분포 연구 (The Stress Distribution Analysis of PEMFC GDL using FEM)

  • 김철현;손영준;박구곤;김민진;이종욱;김창수;최유송;조성백
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제23권5호
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    • pp.468-475
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    • 2012
  • A proper stacking force and assembly are important to the performance of fuel cell. Improper assembly pressure may lead to leakage of fuels and high interfacial contact resistance, excessive assembly pressure may result in damage to the gas diffusion layer and other components. The pressure distribution of gas diffusion layer is important to make interfacial contact resistance less for stack performance. To analyze the influence of design parameter factors for pressure distribution, and to optimize stack design, DOE (Design of Experiment) was used for polymer electrolyte membrane fuel cell stack pressure test. As commonly known, the higher clamping force improves the fuel cell stack performance. However, non-uniformity of stress distribution is also increased. It shows that optimization between clamping force and stress distribution is needed for well designed structure of fuel cell stack. In this study, stack design optimization method is suggested by using FEM (Finite Element Methode) and DOE for light-weighted fuel cell stack.

고분자연료전지용 설폰산화 폴리아릴렌에테르설폰 멀티블록공중합체의 합성 및 특성 분석 (Synthesis and Characterization of Sulfonated Poly (Arylene ether Sulfone) Multi-Block Copolymer for PEMFC Application)

  • 안진주;최영우;양태현;김창수;배병찬
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제23권5호
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    • pp.461-467
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    • 2012
  • Multi-block sulfonated poly (arylene ether sulfone) (SPES) membranes were synthesized by post-sulfonation and its properties characterized. Two types of oligomers, F-terminated and OH-terminated telechelic oligomers, were synthesized by controlling the feed ratio of dihydroxyl- and difluoro-monomers. Their number of repeating unit (X and Y) was analyzed by GPC and $^1H$ NMR. Copolymerization with F-terminated and OH-terminated telechelic oligomers via nucleophilic aromatic substitution, gave high-molecular-weight multi-block PESs. Each block length was controlled to have different values with X5Y10, X10Y10, X20Y10 and X20Y20. Successful polymerization and its successful sulfonation was confirmed by GPC and $^1H$ NMR. RH dependence of proton conductivity of multi-block SPES membranes was comparable to that of Nafion 212 at high RH conditions.

특허정보분석과 시나리오 플래닝을 이용한 미래기술전략의 수립: 연료전지의 사례를 중심으로 (Planning Future Technology Strategies Using Patent Information Analysis and Scenario Planning: The Case of Fuel Cells)

  • 윤장혁;최성철
    • 정보관리연구
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    • 제43권2호
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    • pp.169-197
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    • 2012
  • 특허는 신뢰성 있는 최신 기술의 보고이며, 따라서 특허분석은 기술발전의 현황파악 및 기술전략의 수립을 위한 필수적인 단계로 인식된다. 비록 다양한 특허분석 연구 및 보고서들이 발표되어 왔으나, 특허분석 결과를 기반으로 기업 또는 국가관점에서의 불확실한 미래에 대응하기 위한 기술전략을 제시하는 실제적인 연구사례는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 특허분석에 따른 미래기술전략수립 사례연구의 제시를 목적으로 하며, 이를 위해 중장기적 미래분석기법 중의 하나인 시나리오 플래닝을 접목한 미래기술전략 수립절차를 제시한다. 사례연구에서는 차세대 에너지원 중의 하나인 고분자 전해질 연료전지와 관련된 특허들을 활용하여 해당 기술과 관련된 미래 시나리오 별 대응전략을 수립한다. 본 연구의 방법 및 사례연구는 중장기 기술전략 수립 프로세스에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Dead ended 모드에서 수소 재순환이 고분자전해질연료전지의 성능에 미치는 영향 (Effect of Hydrogen Recirculation on the Performance of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell with Dead Ended Mode)

  • 김준섭;김준범
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권4호
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    • pp.531-538
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    • 2019
  • 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 성능이 개선됨에 따라 생성물인 물과 열의 발생이 증가하고 이를 처리하기 위한 관리기법이 중요해지고 있다. 본 연구에서는 물 관리 기법으로 수소 재순환을 적용하였고, 수소 재순환 유량(flow rate)과 퍼지 간격(purge interval) 및 지속 시간(duration)이 연료전지의 성능에 미치는 영향에 대한 실험을 수행하였다. Purge 조건의 영향을 해석하기 위하여 수소극의 압력, 연료의 습도, 운전 간의 연료 이용 효율과 물 배출 양을 측정하였다. 수소 재순환 유량이 증가할수록 수소극 출구의 압력 저하로 인하여 스택 성능이 낮아졌다. Purge 조건에 따라서 물을 효과적으로 배출하지 못해 순간적인 전압 강하가 발생하거나 혹은 잦은 purge로 인해 수소극의 습도를 유지하지 못하여 성능이 점차적으로 감소하는 것을 확인하였다. Purge 조건 실험을 통하여 수소극의 습도를 유지하고 응축된 물을 충분히 배출할 수 있는 purge interval과 duration을 선정하였고, 이를 통하여 스택의 성능과 연료 이용 효율을 향상시킬 수 있었다.

탄소 및 은 잉크 기반의 전위차 나트륨 이온 센서 제조 및 이의 전기화학적 특성 (Fabrication of Potentiometric Sodium-ion Sensor Based on Carbon and Silver Inks and its Electrochemical Characteristics)

  • 김서진;손선규;윤조희;최봉길
    • 공업화학
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    • 제32권4호
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    • pp.456-460
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    • 2021
  • 본 연구에서는 탄소 및 은 잉크를 사용하여 스크린 인쇄 공정을 통한 전위차 나트륨 이온(Na+) 센서를 제작하였다. 센서의 두 전극 구성은 Na+ 용액에서 네른스트 거동에 따라 전극의 전위차를 발생하였다. 제조된 Na+ 센서는 이상적인 네른스트 민감도, 빠른 응답 시간 및 낮은 검출 한계를 보여주었다. 네른스트 반응은 센서의 반복성 및 장기 내구성 테스트 시 안정적이었다. 탄소 전극에 코팅된 Na+ 선택막은 간섭 이온에 대해 나트륨 이온을 선택적으로 통과시켜 우수한 선택성을 증명하였다. 휴대용 Na+ 센서는 인쇄 회로 시스템을 사용하여 제작되었으며 다양한 실제 샘플에서 Na+ 농도를 성공적으로 측정하는 것을 증명하였다.

고분자 전해질 연료전지 스택용 고무 개스킷의 노화특성 연구 (Aging Property Studies on Rubber Gasket for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stack)

  • 강동국;허병기;이동원;서관호
    • 공업화학
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    • 제22권2호
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    • pp.149-154
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    • 2011
  • 연료전지 스택 작동환경에서의 열노화 특성을 살펴보기 위하여 다양한 고무 compound의 내열 및 압축 영구 줄음률의 평가를 실시하고, 스택의 장시간 운전을 통해 접합할 수 있는 대상액인 $H_2SO_4$, $H_2O$, LLC (Ethylene glycol : $H_2O=50:50$)에 대하여 장시간 평가를 실시하였다. NBR과 EPDM은 시간이 경과할수록 침적액의 변색하는 것을 알 수 있었으며, VMQ는 $H_2SO_4$ 분위기에서 시간에 따라 고무가 노화되는 것을 TGA, SEM, EDS 분석을 통하여 확인하였다.

비귀금속 촉매에서 사용되는 질소 전구체가 산소 환원 반응의 활성에 미치는 영향 (Effect of Nitrogen Precursors in Non-precious Metal Catalysts on Activity for the Oxygen Reduction Reaction)

  • 윤호석;정원석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권1호
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    • pp.151-158
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    • 2022
  • 고가의 귀금속 촉매는 고분자 전해질 연료전지의 상업화에 걸림돌로 인식되어 저가의 비귀금속 촉매 연구가 활발하다. 본 연구에서는 Fe-N-C 촉매를 킬레이팅이 가능한 4가지 다른 질소 전구체 N,N,N',N'-detramethylethylenediamine(TMEDA), 1,2-ethylenediamine (EDA), m-dicyanobenzene (DCB), dicyandiamide (DCDA)를 이용하여 700, 800, 900, 1000 ℃에서 합성하였다. 촉매의 물리적 특성은 주사전자현미경, X선 회절분석기, 자동원소분석기를 이용하여 분석하였다. 이를 통해 촉매 표면 형태 및 원소의 분산도와 에너지 분산형 X-선 분광을 적용하여 Fe의 함량을 확인하였다. 또한 비금속 원소의 함량과 Fe의 담지 여부 등을 확인하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압전류법과 선형주사전위법을 통해 촉매의 전기화학적 산소 환원에 대한 활성과 전자전달수 등을 분석하였다. 결과에 따르면 질소 전구체로 EDA를 사용하여 800 ℃의 소성온도에서 합성한 촉매가 가장 높은 산소 환원 활성을 보였다. 이 연구 결과는 고가의 귀금속을 대체하기 위한 노력에 도움이 될 것으로 예상된다.

고분자 전해질 연료전지 양극 작동 환경에서 실험 시간 및 작동 전압 변수에 따른 316L 스테인리스강의 전기화학적 특성과 손상 거동 (Electrochemical Characteristics and Damage Behavior in Cathode Operating Conditions of 316L Stainless Steel with Test Time and Applied Potential in Metallic Bipolar Plates for PEMFC)

  • 신동호;김성종
    • Corrosion Science and Technology
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    • 제20권6호
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    • pp.451-465
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    • 2021
  • In this investigation, electrochemical characteristics and damage behavior of 316L stainless steel polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) were analyzed by potentiodynamic and potentiostatic tests in cathode operating condition of PEMFC. As the result of potentiodynamic polarization test, range of passive region was larger than range of active region. In the result of potentiostatic test, damage depth and width, pit volume, and surface roughness were increased 1.57, 1.27, 2.48, and 1.34 times, respectively, at 1.2 V compared to 0.6 V at 24 hours. Also, as a result of linear regression analysis of damage depth and width graph, trend lines of damage depth and width according to applied potentials were 16.6 and 14.3 times larger, respectively. This demonstrated that applied potential had a greater effect on pitting damage depth of 316L stainless steel. The damage tendency values were 0.329 at 6 hours and 0.633 at 24 hours with applied potentials, representing rapid growth in depth direction according to the test times and applied potentials. Scanning electron microscopy images revealed that surface of specimen exhibited clear pitting damage with test times and applied potentials, which was thought to be because a stable oxide film was formed by Cr and Mo.