• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권6호
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• pp.590-598
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• 2011

Bacterial assimilation of $CO_2$ into stable biomolecules using electrochemical reducing power may be an effective method to reduce atmospheric $CO_2$ without fossil fuel combustion. For the enrichment of the $CO_2$-fixing bacteria using electrochemical reducing power as an energy source, a cylinder-type electrochemical bioreactor with a built-in anode compartment was developed. A graphite felt cathode modified with neutral red (NR-graphite cathode) was used as a solid electron mediator to induce bacterial cells to fix $CO_2$ using electrochemical reducing power. Bacterial $CO_2$ consumption was calculated based on the variation in the ratio of $CO_2$ to $N_2$ in the gas reservoir. $CO_2$ consumed by the bacteria grown in the electrochemical bioreactor (2,000 ml) reached a maximum of approximately 1,500 ml per week. Time-coursed variations in the bacterial community grown with the electrochemical reducing power and $CO_2$ in the mineral-based medium were analyzed via temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) of the 16S rDNA variable region. Some of the bacterial community constituents noted at the initial time disappeared completely, but some of them observed as DNA signs at the initial time were clearly enriched in the electrochemical bioreactor during 24 weeks of incubation. Finally, Alcaligenes sp. and Achromobacter sp., which are capable of autotrophically fixing $CO_2$, were enriched to major constituents of the bacterial community in the electrochemical bioreactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.136.2-136.2
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• 2010

고전도성 세라믹 연결재용 $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{1-x}Ti_xO_3$ (X=0.1 and 0.2) 연결재 재료의 소결도와 전기전도도에 대해서 연구하였다. 이러한 목적으로 $LaCrO_3$, $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{0.8}Ti_{0.2}O_3$ (LSCT82), $La_{0.8}Sr_{0.2}Cr_{0.9}Ti_{0.1}O_3$ (LSCT91) 분말들을 공침법을 통해 합성하였으며, 결정구조는 X-ray Diffraction(XRD)를 통해 확인하였다. 소결 특성은 주사 전자현미경을 통해 분석하였고 전기 전도도는 직렬 4-단자 법으로 측정하였다. 상대 밀도 분석으로부터 도핑된 $LaCrO_3$는 $LaCrO_3$보다 더 높은 소결성을 나타내었고, 입자 크기가 작을수록 소결성이 향상하는 것을 확인 할 수 있었다. 다양한 소결온도에서 얻은 LSC, LSTC 시편들의 XRD 결과는 LSC와 LSTC의 소결성이 2차상의 상전이와 밀접한 관련이 있다는 사실을 나타내었다. 다시 말해, LSTC는 $1300^{\circ}$이상 LSC는 $1400^{\circ}C$ 이상에서 2차상이 융해됨으로써 소결성을 현저하게 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 그리고 비슷한 상대밀도를 가진 LSC와 LSTC의 전기 전도도를 비교 측정한 결과, LSTC가 LSC보다 더 높은 전기 전도도를 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.139-139
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• 2010

LSM is widely used as a cathode material in SOFC, because of its high electrochemical activity, good stability and compatibility with YSZ electrolyte at high temperature. However, LSM in traditional cathode materials will not generate a satisfactory performance at intermediate temperature. In order to reduce the polarization resistance of cell with the operating temperature of SOFC system, the cathode material of LSCF is one of the most suitable electrode materials because of its high mixed ionic and electronic conductivity. In this report, cathode material, $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_3$ powder for intermediate temperature SOFC was synthesized by Pechini method using the starting materials such as nitrate of La, Sr, Co and Fe including ethylene glycol, etc. As a result, the synthesized powder that calcined above $700^{\circ}C$ exhibits successfully perovskite structure, indicating phase-pure of LSCF. Moreover, the particle size, surface area, crystal structure and morphology of the synthesized oxide powders were characterized by SEM, XRD, and BET, etc. In order to evaluate the electrochemical performance for the synthesized powder, slury mixture using the synthesized cathode material was coated by screen-printing process on the anode-supported electrolyte which was prepared by a tape casting method and co-sintering. Finally, electrochemical studies of the SOFC unit cell, including measurements such as power density and impedance, were performed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.72.2-72.2
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• 2010

평판형 고체산화물 연료전지 스택의 고온 밀봉 구조에 대하여 설명하고 스택 운전 후 사후 분석을 통하여 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응에 대하여 고찰하였다. 대표적인 고온 밀봉재인 Barium-Silicate 계 결정화 유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판은 스택의 작동온도인 $700{\sim}850^{\circ}C$ 에서 고온 반응을 통하여 계면에 반응생성물을 형성하는 것이 확인되었다. 이러한 계면반응은 장기 운전시 SOFC 스택 성능 저하의 원인이 되고, 열 싸이클(작동온도${\leftrightarrow}$상온)을 가하면 계면반응 생성물이 delamination 되어 밀봉구조가 파괴되어 수명을 단축시키게 된다. 계면반응은 Fe-Cr 계 금속 분리판의 산화물인 Cr 산화물, Fe 산화물이 밀봉유리 소재와 반응을 일으키는 것이 주요 원인으로 판명되었다. SOFC 스택에서 열 싸이클시 계면반응에 의하여 기밀도가 감소하는 현상이 확인되었으며, 밀봉 구조의 어느 부분에서 계면반응이 진행되는지 관찰하였다. 이러한 계면반응을 막기 위해서는 금속 분리판과 밀봉유리 사이에 계면반응을 억제하는 보호층을 형성하는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 보호층으로서 밀봉유리 및 Fe-Cr 계 금속 분리판과의 계면반응성이 낮고 열팽창 계수가 비슷한 Yttria Stabilized Zirconia 층을 APS(Atmospheric Plasma Spray) 공정을 이용하여 형성하였다. 밀봉유리/YSZ 보호층/금속분리판은 gas-tight 한 밀봉 구조를 형성하였으며, YSZ 보호층은 밀봉유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판 소재와 계면반응을 효과적으로 억제하는 것이 확인되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.17-24
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• 2012

Tetrahydrotricyclopentadiene(이하 THTCPD)의 이성질체는 높은 밀도와 높은 발열량을 가지고 있어 고성능 액체 연료의 주요성분물질로 활용이 가능하다. 본 연구에서는 상온에서 고체 상태로 유동성이 좋지 않은 THTCPD를 유동성이 우수한 액체상태 특성을 가질 수 있게 할 수 있는 최적의 반응조건을 찾는 것이다. THTCPD의 이성화 반응은 반응온도 변화와 반응용매의 영향 등의 다양한 반응조건을 통해 살펴보았다. 알루미늄클로라이드 촉매를 사용하여 THTCPD 이성화 반응을 실험한 결과 Dichloromethane(Methylene Chloride: MC), 1,2-Dichloroethane(Ethylene Chloride: EC), Chloroform과 같은 할로겐 함유 극성용매가 n-Hexane, Toluene과 같은 비극성 탄화수소형 용매보다 이성화 반응에서 우수한 특성을 나타내었으며, 반응온도의 변화도 이성화반응에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.150-150
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• 2016

Mankind is enjoying a great convenience of their life by the rapid growth of secondary industry since the Industrial Revolution and it is possible due to the invention of huge power such as engine. The automobile which plays the important role of industrial development and human movement is powered by the Engine Module, and especially Diesel engine is widely used because of mechanical durability and energy efficiency. The main work mechanism of the Diesel engine is composed of inhalation of the organic material (coal, oil, etc.), combustion, explosion and exhaust Cycle process then the carbon compound emissions during the last exhaust process are essential which is known as the major causes of air pollution issues in recent years. In particular, COx, called carbon oxide compound which is composed of a very small size of the particles from several ten to hundred nano meter and they exist as a suspension in the atmosphere. These Diesel particles can be accumulated at the respiratory organs and cause many serious diseases. In order to compensate for the weak point of such a Diesel Engine, the DPF(Diesel Particulate Filter) post-cleaning equipment has been used and it mainly consists of ceramic materials(SiC, Cordierite etc) because of the necessity for the engine system durability on the exposure of high temperature, high pressure and chemical harsh environmental. Ceramic Material filter, but it remains a lot of problems yet, such as limitations of collecting very small particles below micro size, high cost due to difficulties of manufacturing process and low fuel consumption efficiency due to back pressure increase by the small pore structure. This study is to test the possibility of new structure by direct infiltration of SiC Whisker on Carbon felt as the next generation filter and this new filter is expected to improve the above various problems of the Ceramic DPF currently in use and reduction of the cost simultaneously. In this experiment, non-catalytic VS CVD (Vapor-Solid Chemical Vaporized Deposition) system was adopted to keep high mechanical properties of SiC and MTS (Methyl-Trichloro-Silane) gas used as source and H2 gas used as dilute gas. From this, the suitable whisker growth for high performance filter was observed depending on each deposition conditions change (input gas ratio, temperature, mass flow rate etc.).

• Elastomers and Composites
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• 제52권3호
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• pp.180-186
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• 2017

In this work, the effect of low-temperature dehydration of a poly(styrene-co-styrenesulfonic acid) (PSSA) membrane was investigated by differential scanning calorimetry, fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), electron magnetic resonancespectroscopy (EMR), and $^1H$- and $^{13}C$ solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy. These analyses were performed at room temperature for powdered PSSA specimens with and without dehydration and the following key observations were made. First, FT-IR analysis showed that low-temperature dehydration not only transformed the [${SO_3}^-{\cdots}H^+$] ionic pair in the non-hydrated PSSA to an $SO_3H$ group, but also induced the formation of -C=C- double bonds in the dehydrated PSSA. Second, the ${-SO_3}^{\bullet}$ radical was unambiguously identified by EMR spectroscopy. Third, H-abstraction was detected by $^1H$ magic-angle spinning spectroscopy. Finally, an unexpected color shift from white for the non-hydrated PSSA to a yellowish brown for the dehydrated sample was observed. In order to explain these experimental results, it was proposed that the formation of the intermediate hydrogen ($H^{\bullet}$) or hydroxyl radical ($HO^{\bullet}$) species was initiated by the dehydration process. The sespecies attacked the $SO_3H$ group and the tertiary proton at the ${\alpha}-carbon$, resulting in the formation of $-SO^{\bullet}$ radicals and -C=C- double bonds, which correlated with the color shift in the dehydrated PSSA sample. The semechanisms are useful for understanding the simultaneous loss of an aromatic ring and -SO- groups in the PSSA fuel cell membrane.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.689-695
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• 2016

연료전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 요소 중에 하나가 가스확산층과 촉매층에서 물의 거동이다. 따라서 가스확산층의 특성에 따른 유체의 거동의 변화를 이해하는 것은 연료전지의 성능개선과 가스확산층의 설계를 위한 필수적인 요소이다. 이 연구에서는 가스확산층의 설계요소인 기공도, 굴곡도와 유효확산계수를 수치적으로 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 검증을 위하여 지름이 일정한 구형입자를 이용하여 기공도가 다른 다공체를 만들고 구형입자에 Bounceback 조건을 적용한 격자 볼쯔만법 유동해석을 수행하였다. 다공체 내의 유동효과를 나타내는 투과도는 다공체에 의한 압력강하와 평균유속으로 계산하고, 질량이 없는 입자의 평균 다공체 통과 거리로부터 계산한 굴곡도와 기공도를 이용하여 계산한 유효확산계수를 Neale의 이론식과 비교하여 정확하게 일치하는 것을 확인하였다. 이 방법은 실제 다공체의 이미지를 이용한 계산에도 수정없이 이용할 수 있어 연료전지의 성능향상과 설계를 위한 가스확산층의 특성분석에 활용될 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권1호
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• pp.145-150
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• 1998

8mol%의 이트리아 안정화 지르코니아에 알루미나를 첨가하여 복합체를 제조하고 이때 알루미나 함량에 따른 전기 및 기계적 성질을 조사하였다. 3-점 곡강도와 파괴강도 값은 알루미나 함량이 20wt%까지 증가하였고, 복합체의 평균입자크기는 알루미나 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 5wt%의 알루미나를 첨가하여 $1600^{\circ}C$, 2시간 유지하여 제조한 복합체의 3점 곡강도는 310MPa, 이때 파괴강도는 $7.8MPa\cdot\textrm m^{1/2}$이였다. 복합체의 전기 전도도 값은 알루미나 첨가량이 10wt%까지는 약간 증가하다가 그 이후로는 감소하였다. 알루미나 5wt% 첨가하여 $1600^{\circ}C$, 2시간 소결한 복합체의 전기 전도도는 0.4S/cm이였다.