• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권2호
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• pp.260-267
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• 2020

본 연구에서는 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전해질에 이온성 액체 BMIMBF4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.585-592
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• 2011

냉시동 성능 개선은 연료전지 차량의 고분자 전해질 연료전지 발전 모듈 및 시스템의 내구성과 신뢰성 향상의 측면에서 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 영하의 기후에서 연료전지 차량의 초기 구동 시금속 분리판 표면에 형성된 바나듐 산화물 박막의 자기 발열 특성을 이용하여 신속한 온도 상승 구현이 가능한 냉시동 향상 기술을 제안하고, 실험적 방법을 통해 그 적용 가능성을 검증하였다. 졸-겔 침지 법에 의해 제조된 바나듐 산화물 박막의 특성 평가를 위해 X 선 회절, 광전자 분광, 전자 주사 현미경을 이용한 화합물 조성 및 미세구조 분석, 4-탐침법을 이용한 $-20{\sim}80^{\circ}C$의 온도 구간에서의 온도-저항 이력 특성 분석을 각각 수행하였다. 본 실험 결과, 냉시동 조건에서 박막의 자기 발열량은 연료전지 내부의 생성 수 결빙 방지에 필요한 열 에너지를 모두 충족시킬 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제10권3호
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• pp.415-418
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• 1999

튜브식 양극판과 겔전해액을 사용한 VRLA (valve regulated Iead-acid) 전지에 있어서 양극 활물질 (active material)의 충전 밀도에 따른 충 방전 싸이클 특성을 고찰하였다. VRLA전지에 사용된 양극 활물질의 밀도는 각각 3.2g/mL, 3.4g/mL 및 3.6g/ml 이었다. VRLA전지는 IU 방식 ($I_{max}=0.2C_{10}/10$, 상한 전압 2.40 v/cell)의 충전과, D.O.D 100%/C5의 방전 방법으로 충 방전 싸이클 수명 시험을 실시하였다. 시험은 $25{\pm}1^{\circ}C$의 항온항습기에서 실행하였다. 시험 결과 활물질 밀도별 VRLA전지의 초기 용량은 밀도와 무관하였다. 즉 3.4g/mL에서 가장 우수하였고, 3.6g/mL에서 가장 낮았다. 충 방전 싸이클에서의 특성은 3.6g/mL인 전지는 3.4g/mL와 거의 유사하였고, 3.2g/mL보다는 크게 우수하였다. 또한 VRLA 전지의 수분고갈 및 열화는 양극 활물질의 충전 밀도가 높을수록 적었다. 이상으로 충 방전 싸이클용 VRLA전지의 양극 활물질의 밀도는 3.4~3.6g/mL이 적절한 것으로 판단되었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제56권12호
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• pp.885-892
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• 2018

Molybdenum disulfide ($MoS_2$) based electrocatalysts have been proposed as substitutes for platinum group metal (PGM) based electrocatalyst to hydrogen evolution reaction (HER) in water electrolysis. Here, we studied $MoS_2/CNFs$ hybrid catalyst prepared by electrospinning method with heat treatment for polymer electrolyte membrane(PEM) water electrolysis to improve the HER activity. The physicochemical and electrochemical properties such as average diameter, crystalline properties, electrocatalitic activity for HER of synthesized $MoS_2/CNFs$ were investigated by the Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray Diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Transmission Electron Microscopy (TEM), Raman Spectroscopy (Raman) and Linear Sweep Voltammetry (LSV). The as spun ATTM/PVP nanofibers were prepared by sol-gel and electrospinning method. Subsequently, the $MoS_2/CNFs$ was dereived from reduction heat treatment of ATTM at the ATTM/PVP nanofibers and carbonization heat treatment. Synthesized $MoS_2/CNFs$ electrocatalyst had an average diameter of $179{\pm}30nm$. We confirmed that the $MoS_2$ layers in $MoS_2/CNF$ electrocatalyst consist of 3~4 layers from the Raman results. In addition, We confirmed that the $MoS_2$ layers in $MoS_2/CNF$ catalyst consist of 7.47% octahedral 1T phase $MoS_2$, 63.77% trigonal prismatic 2H phase $MoS_2$ with 28.75% $MoO_3$ through the XRD, Raman and XPS results. It was shown that $MoS_2/CNFs$ had the overpotential of 0.278 V at $10mA/cm^2$ and tafel slope of 74.8 mV/dec in 0.5 M sulfuric acid ($H_2SO_4$) electrolyte.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.64.1-64.1
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• 2010

The morphology of mesoporous $TiO_2$ films plays an important role in the operation of a DSSC. For example, the energy conversion efficiency of DSSCs with well-organized mesoporous $TiO_2$ films is much higher than those with traditional films possessing a random morphology. In previous research, well-organized mesoporous $TiO_2$ films have mainly been synthesized using an amphiphilic block copolymer, e.g., a poly(ethylene oxide) (PEO)-based template. A graft copolymer is more attractive than a block copolymer due to its low cost and the ease with which it can be synthesized. In this work, we provide the first report on the successful synthesis of well-organized mesoporous $TiO_2$ films templated by an organized graft copolymer as a structure directing agent. Well-organized mesoporous $TiO_2$ films with excellent channel connectivities were developed via the sol gel processusing an organized PVC-g-POEM graft copolymer synthesized by one-pot ATRP. The careful adjustment of copolymer composition and solvent affinity using a THF/$H_2O$/HCl mixture was used to systematically vary the material structure. The influence of the material structure on solar cell performance was then investigated. A solid-state DSSC employing both the graft copolymer templated organized 700 nm-thick $TiO_2$ films and graft copolymer electrolytes exhibited a solar conversion efficiency of 2.2% at 100 $mW/cm^2$. This value was approximately two-fold higher than that attained from a DSSC employing a random mesoporous $TiO_2$ film. The solar cell performance was maximized at 4.6% when the film thickness was increased to $2.5{\mu}m$. We believe that this graft copolymer-directed approach introduces a new and simple route toward the synthesis of well-organized metal oxide films as an alternative to a conventional block copolymer-based template.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.193-200
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• 2011

원자전달 라디칼 중합(ATRP)에 의해 poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(styrene sulfonic acid) (PSSA) 곁사슬로 되어있는 양쪽성 PVC-g-PSSA 가지형 공중합체를 합성하였다. PVC-g-PSSA 가지형 공중합체 고분자를 템플레이트로 사용하고 졸겔법을 적용하여, 결정성 아타네제상의 미세기공 이산화티타튬 필름을 제조하였다. $TiO_2$ 전구체인 TTIP를 친수성인 PSSA 영역과 선택적으로 작용시켜 $TiO_2$ 메조기공 필름을 성장하였으며, 이를 주사전자 현미경 (SEM)과 엑스레이회절 (XRD)분석을 통해 분석하였다. 스핀코팅 횟수와 P25 도입에 따른 염료감응 태양전지 성능을 체계적으로 분석하였다. 그 결과 준고체 고분자 전해질을 이용하였을 때, 100 mW/$cm^2$ 조건에서 에너지 변환 효율이 2.7%에 이르렀다.

• 전기화학회지
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• 제5권2호
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• pp.52-56
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• 2002

졸-겔법을 이용하여 주석산화물을 흑연입자 표면에 도포하고 $400-600^{\circ}C$에서 열처리하여 미세결정구조를 갖는 리튬이온 전지용 주석산화물 전극을 제조하였다. 도포 된 주석산화물의 양은 $2.25 wt\%\~11.1 wt\%$로 조절하여 실험한 결과 주석산 화물의 함량에 따라 방전용량이 증가하고 또한 초기의 비가역 용랑도 증가함을 알 수 있었다. 싸이클에 따른 주석 산화물 전극의 방전용량은 propylene carbonate(PC) 계 전해액에서도 초기 싸이클에서 350mAh/g 이상, 30 싸이클 후 에서는 300mAh/g을 나타낸 반면, 표면개질이 되지 않은 흑연전극의 경우에는 140mAh/g의 방전용량을 나타내었다. 충방전 속도를 C/5에서 C/2로 빠르게 했을 때 주석산화물 전극과 흑연전극의 방전용량은 초기 용량의 $92\%,\;77\%$로 각각 나타났다. 이러한 전극 특성의 향상은 주석산화물이 리튬이온과 반응하여 형성된 리튬 옥사이드$(Li_2O)$부동태 피막이 흑연전극의 탈리 현상을 막고 또한 환원된 주석이 흑연입자간의 전기전도를 원활하게 하여 전극의 전류분포를 향상시키기 때문인 것으로 해석되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권1호
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• pp.89-94
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• 2013

Layered $Li_{1+x}(Mn_{0.4}Ni_{0.4}Fe_{0.2})_{1-x}O_2$ (0 < x < 0.3) solid solutions were synthesized using solgel method with adipic acid as chelating agent. Structural and electrochemical properties of the prepared powders were examined by means of X-ray diffraction, Scanning electron microscopy and galvanostatic charge/discharge cycling. All powders had a phase-pure layered structure with $R\bar{3}m$ space group. The morphological studies confirmed that the size of the particles increased at higher x content. The charge-discharge profiles of the solid solution against lithium using 1 M $LiPF_6$ in EC/DMC as electrolyte revealed that the discharge capacity increases with increasing lithium content at the 3a sites. Among the cells, $Li_{1.2}(Mn_{0.32}Ni_{0.32}Fe_{0.16})O_2$ (x = 0.2)/$Li^+$ exhibits a good electrochemical property with maximum initial capacity of 160 $mAhg^{-1}$ between 2-4.5 V at 0.1 $mAcm^{-2}$ current density and the capacity retention after 25 cycles was 92%. Whereas, the cell fabricated with x = 0.3 sample showed continuous capacity fading due to the formation of spinel like structure during the subsequent cycling. The preparation of solid solutions based on $LiNiO_2-LiFeO_2-Li_2MnO_3$ has improved the properties of its end members.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권9호
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• pp.2573-2576
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• 2013

Rate capability and cyclability of $LiMn_2O_4$ should be improved in order to use it as a cathode material of lithium-ion batteries for hybrid-electric-vehicles (HEV). To enhance the rate capability and cyclability of $LiMn_2O_4$, it was coated with $MnV_2O_6$ by a sol-gel method. A $V_2O_5$ sol was prepared by a melt-quenching method and the $LiMn_2O_4$ coated with the sol was heat-treated to obtain the $MnV_2O_6$ coating layer. Crystal structure and morphology of the samples were examined by X-ray diffraction, SEM and TEM. The electrochemical performances, including cyclability at $60^{\circ}C$, and rate capability of the bare and the coated $LiMn_2O_4$ were measured and compared. Overall, $MnV_2O_6$ coating on $LiMn_2O_4$ improves the cyclability at high temperature and rate capability at room temperature at the cost of discharge capacity. The improvement in cyclability at high temperature and the enhanced rate capability is believed to come from the reduced contact between the electrode, and electrolyte and higher electric conductivity of the coating layer. However, a dramatic decrease in discharge capacity would make it impractical to increase the coating amount above 3 wt %.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.524-531
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• 2015

To improve the electrochemical and mechanical characteristics, engineering plastic of the sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK). The SPEEK organic-inorganic blended composite membranes were prepared by sol-gel casting method. It was loaded with the highly dispersed ceria and cesium-substituted molybdosilicic acid (Cs-MoSiA) and 1,4-diiodobutane which was cross-linking agent contents of $10{\mu}L$. Cs-MoSiA was added to increase proton conductivity. Ceria ($CeO_2$) was used as a free radical scavenger which degrade the membrane in polymer electrolyte membrane water elctrolysis (PEMWE). In conclusion, CL-SPEEK/Cs-MoSiA/Ceria 1% composite membrane showed high proton conductivity 0.2104 S/cm at $25^{\circ}C$ which was better than Nafion 117 membrane.