• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.83-90
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• 2015

본 연구에서는 Poisson-Nernst-Plank (PNP) 식의 해를 구할 수 있는 Edison web-based Poisson-Nernst-Plank (EPNP) Solver를 이용하여 나노포어의 이온선택성 및 박막의 유전율, 그리고 이온 농도가 이온 전류와 이온전도도에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 계산 결과로부터 나노포어의 이온선택성에 의해 양이온이 이온전류에 미치는 영향이 매우 크며, top buffer와 bottom buffer의 농도가 증가할수록 이온 전도도 (ion conductance)가 비선형적으로 증가함을 알 수 있었다. top buffer와 bottom buffer 간에 농도 차가 있을 때는 농도 차와 나노포어의 이온선택성에 의해 형성되는 Nernst 전위의 영향으로 I-V 곡선이 비대칭적 형태임을 알 수 있었다. 또한, 나노포어의 상대 유전율을 증가시킬 때 I-V 곡선에서의 양이온 전류는 감소했지만 음이온의 전류는 증가하는 경향을 보였다. 이는 나노포어 내에 배열된 쌍극자에 의한 영향과 전하를 가진 입자가 유전경계 (dielectric boundary)에 접근하면서 형성되는 상전하에 의한 영향이 동시에 존재하기 때문임을 알 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.32 no.7
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• pp.313-319
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• 2022

Double-layer capacitors (DLCs) are developed with high surface electrodes to achieve a high capacitance value. In the present work, the initial bulk concentration of 1 mol/m³ and 3 mol /m³ are selected to show the consequential effects on the performance of a double-layer capacitor. A 1D model of COMSOL Multiphysics has been developed to analyze the electric field and potential in cell voltage, the electric displacement field and polarization induced by the field, and energy density in a double-layer structure. The electrostatics and the electric circuit modes in COMSOL are used to simulate the electrochemical processes in the double-layer structure. The analytical analysis of a double-layer capacitor with different initial bulk concentrations is investigated by using Poisson-Nernst-Plank equations. From the simulation results, the differential capacitance changes as a function of compact layer thickness and initial bulk concentration. The energy density varies with the differential capacitance and voltage window. The values of energy density are dominated by the interaction of ions in the solution and electrode surface.