• 한국기후변화학회지
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• 제7권3호
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• pp.231-236
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• 2016

Electrocatalytic reduction can produce useful chemicals and fuels such as carbon monoxide, methane, formate, aldehydes, and alcohols using carbon dioxide, the green house gas, as a reactant through the supply of electrical energy. In this study, tin-lead (Sn-Pb) alloy electrodes are fabricated by electrodeposition on a carbon paper with different alloy composition and used as cathode for electrocatalytic reduction of carbon dioxide into formate in an aqueous system. The prepared electrodes are measured by Faradaic efficiency and partial current density for formate production. Electrocatalytic reduction experiments are carried out at -1.8 V (vs. Ag/AgCl) using H-type cell under ambient temperature and pressure and the gas and liquid products are analyzed by gas chromatograph and liquid chromatograph, respectively. As results, the Sn-Pb electrodes show higher Faradaic efficiency and partial current density than the single metal electrode. The Sn-Pb alloy electrode which have Sn:Pb molar ratio=2:1, shows the highest Faradaic efficiency of 88.7%.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.58-62
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• 2014

본 연구에서는 Pt/GDC/Pt 셀을 이용하여 상압에서 물과 질소로부터 전기화학적으로 암모니아를 합성하는 연구를 수행하였다. 수분이 포화된 질소분위기에서 작동온도($400{\sim}600^{\circ}C$)와 전압(OCV(Open Circuit Voltage)~1.2 V)에 대한 전기화학적 특성 평가를 수행하였고, 암모니아 합성량을 정량 분석하였다. 정전압 하에서 작동온도의 증가에 따라 인가 전류의 증가로 암모니아 합성량은 증가하였으나, Pt 전극에서 암모니아 합성에 필요한 질소의 화학적 해리 흡착 반응의 한계로 패러데이 효율(faradaic efficiency)은 감소하였다. $600^{\circ}C$에서 최대 암모니아 합성량인 $3.67{\times}10^{-11}mols^{-1}cm^{-2}$(6.7 mA) 얻었고 패러데이 효율은 0.1%이다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권4호
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• pp.406-414
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• 2021

Electrochemical devices are constructed for continuous syngas (CO + H₂) production with controlled selectivity between CO₂ and proton reduction reactions. The ratio of CO to H₂, or the faradaic efficiency toward CO generation, was mechanically manipulated by adjusting the space volume between the cathode and the polymer gas separator in the device. In particular, the area added between the cathode and the ion-conducting polymer using 0.5 M KHCO₃ catholyte regulated the solution acidity and proton reduction kinetics in the flow cell. The faradaic efficiency of CO production was controlled as a function of the distance between the polymer separator and cathode in addition to that manipulated by the electrode potential. Further, the electrochemical CO₂ reduction device using Au NPs presented a stable operation for more than 23 h at different H₂:CO production levels, demonstrating the functional stability of the flow cell utilizing the mechanical variable as an important operational factor.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.11-17
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• 2020

Copper has been proved to be the best catalyst for electrochemical CO2 reduction reaction, however, for optimal efficiency and selectivity, its performance requires improvements. Electrochemical CO2 reduction reaction (RR) using CuO nanowire electrode was performed with different concentrations of KHCO3 electrolyte (0.1 M, 0.5 M, and 1 M). Cu(OH)2 was formed on Cu foil, followed by thermal-treatment at 200℃ under the air atmosphere for 2 hrs to transform it to the crystalline phase of CuO. We evaluated the effects of different KHCO3 electrolyte concentrations on electrochemical CO2 reduction reaction (RR) using the CuO nanowire electrode. At a constant current (5mA), low concentrated bicarbonate exhibited a more negative potential -0.77 V vs. Reversible Hydrogen Electrode (RHE) (briefly abbreviated as VRHE), while the negative potential reduced to -0.33 VRHE in the high concentration of bicarbonate solution. Production of H2 and CH4 increased with an increased concentration of electrolyte (KHCO3). CH4 production efficiency was high at low negative potential whereas HCOOH was not influenced by bicarbonate concentration. Our study provides insights into efficient, economically viable, and sustainable methods of mitigating the harmful environmental effects of CO2 emission.

• 분석과학
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• 제8권4호
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• pp.683-689
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• 1995

Electrochemical reduction of carbon dioxide under high pressure on Fe electrodes and a gas diffusion electrode containing Pt catalyst (Pt-GDE) had been investigated. Formic acid was formed on Fe electrode with a faradaic efficiency of 60% at a current density of $120mA\;cm^{-2}$ under 30 atm of $CO_2$. Hydrocarbons such as $CH_4$, $C_2H_6$, $C_3H_6$, $1-C_4H_8$, and $n-C_5H_{12}$ are also formed. The distribution of hydrocarbons followed well the Schultz-Flory distribution. $CH_4$ was formed efficiently as the main reduction product on Pt-GDE.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.91-97
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• 2023

전기화학적 이산화탄소 (CO₂) 환원은 CO₂를 고부가가치의 탄소화합물로 전환하는 매우 유망한 방법이다. 본 논문에서는 양극 산화법과 원자층 증착법을 이용하여 전기화학적 CO₂ 환원용 SnO₂/Cu(OH)₂ 나노와이어 (NWs) 전극을 합성하는 손쉬운 방법과 그 특성에 대해 보고한다. 제작된 SnO₂/Cu(OH)₂ NWs (-16 mA/cm²)는 -1.0 V (vs. RHE)에서 Cu(OH)₂ NWs (-6 mA/cm²) 대비 더 우수한 전기화학적 성능을 보였다. CO₂ 환원 성능을 확인해 보았을 때도 일산화탄소(CO), 포름산염 (HCOOH) 생성물에 대해 각각 29.72 %, 58.01 %의 높은 페러데이 효율 (FE)을 보였다. 본 연구는 CO₂ 배출로 인한 기후 변화에 대응하는 경제적이며 지속 가능한 방법을 제공할 뿐만 아니라, 전기화학적 CO₂ 환원용 전극 개발에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• 전기화학회지
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• 제18권1호
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• pp.24-30
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• 2015

일반적으로 저농도의 염 용액에서 탈염성능이 우수한 축전식 탈염기술에 고농도의 염을 함유한 용액을 처리할 수 있는 가능성을 확인하기 위해 spacer와 spiral 형태의 두 가지 모양의 유로에따라 이온교환수지를 채움으로써 탈염효율을 비교분석하고 기술의 적용가능성을 평가하였다. Spacer와 spiral 형태로 이온교환수지를 채운 축전식 탈염 셀의 탈염효율은 각각 77.21 및 99.94%로, 이는 spiral 형태의 유로에 채워진 이온교환수지가 유입수와 고르게 접촉할 수 있는 유로의 모양을 구성하기 때문에 많은 이온들이 제거될 수 있었다고 판단된다. 또한 pH와 축적 전하량의 변화량에서 탈염성능을 감소시킬 수 있는 페러데이 반응이 현저하게 줄어들었다. 따라서 본 연구를 통해 에너지효율적인 축전식 탈염 기술을 이용하여 고농도의 염 용액의 탈염에 대한 가능성을 제시해주었고, 이온교환수지의 혼합비율의 최적화와 연속식 전기탈이온 기술의 재생공정의 도입에 대한 추가적인 연구를 통해 이상적인 탈염기술을 개발하는 데 큰 기반이 될 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.998-1003
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• 1998

$85^{\circ}C$, 0.4 M $Ba(OH)_2$용액내에서 펄스전류파형을 이용하여 Ti전극위에 $BaTiO_3$박막을 전해 합성하였다. 환원전류 밀도 및 환원시간이 증가함에 따라 $BaTiO_3$의 결정성 및 페러데이 효율이 증가하였으며, 이는 표면 및 전기화학적특성 분석에 의하면 환원 전류 인가시에 $H_2O$의 환원에 의하여 전극표면의 pH가 증가함으로서 산화전류에 의하여 형성된 산화막의 구조변화가 빠르게 진행되기 때문으로 추측된다. 그리고 0.1M $H_2SO_4$용액하에서 산화막을 형성시킨 후 $BaTiO_3$형성에 미치는 영향을 분석한 결과, 산화막 두께가 증가함에 따라서 산화막을 통한 $Ti^{+4}$이온의 이동이 어려워지면서 $BaTiO_3$형성이 억제되며, 일정두께이상에서는 산화막 결함부위에서 결정이 형성됨을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.37-43
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• 2014

본 연구에서 광산수의 재활용을 위해 축전식 탈염공정을 적용하였다. 이를 위해 이온교환폴리머를 코팅한 탄소 전극을 활용하였는데 본 성능을 관찰하기 위해 이온교환폴리머를 코팅하지 않은 탄소 전극으로 광산수의 탈염 운전을 수행하고 비교분석하였다. 또한, 광산수의 높은 농도가 축전식 탈염공정에 미치는 영향을 조사하기 위해 저농도의 기수(NaCl 200 ppm)를 활용한 운전 성능 비교 역시 수행하였다. 연구 결과 이온교환폴리머를 코팅한 탄소 전극을 활용한 광산수 탈염 효율 및 제거양 모두 그렇지 않은 전극에 비해 높았고 에너지 소모량은 더 적게 나타났다. 이는 높은 비패러데이 전류, 높은 염농도에 따른 낮은 용액 저항, 전극 기공 내에서의 이중층 중첩효과에 기인하는 것으로 판단되었다. 또한, 이온교환폴리머를 코팅한 전극을 활용한 기수 탈염 운전 결과 낮은 염농도에 따라 용액의 저항이 높아지고, 제거 대상의 염의 양이 낮아 광산수에 비해 매우 높은 효율을 보였으나, 제거양은 매우 낮음을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.41-47
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• 2012

조류제거를 위한 구리이온을 생성하기 위한 환형 흐름 구리 전기분해 반응기 시스템을 구성하고 그 가동특성에 대하여 고찰하였다. 또한 구리이온이 조류에 미치는 영향도 살펴보았다. 인가전류를 증가하면 균등조로부터 배출되는 구리 이온 농도가 비례적으로 증가함을 알 수 있었다. 전류 밀도를 조절하여 원하는 구리농도를 얻을 수 있음을 알았으며 패러데이 효율은 90% 이상임을 알 수 있었다. 유량을 증가시키면 구리이온농도는 감소하였으며 이는 전극에서의 반응속도와는 상관없이 물의 증가량에 따른 희석 때문임을 알 수 있었으며 농도 과전위 영향은 미미하였다. pH가 증가할수록 생성되는 구리이온 농도는 이에 반비례하여 감소하였고 전기전도도의 변화는 배출되는 구리이온 농도에 별 영향을 미치지 않았다. 구리이온 농도가 증가시킬 경우 Chlorophyll-a 농도가 크게 감소함을 볼 수 있으며, 구리 이온 농도가 0.2 ppm 이상일 때 조류가 효과적으로 제거됨을 알 수 있다. 황산구리를 용해시킨 구리이온이나 전기분해를 통해 얻은 구리이온을 투여한 경우 별차이가 없었으며 5일 후 조류 제거효율은 0.4 ppm이상의 농도에서는 90%이상이었다.