리튬이차전지용 리튬과잉계 양극 산화물의 충방전 과정 중 원자 구조 열화 과정과 전기화학 특성에 대한 분석

박서현 ( Seohyeon Park ) , 오필건 ( Pilgun Oh )  한국공업화학회, 공업화학 [2020] 제31권 제1호, 97~102페이지(총6페이지)

최근 리튬이차전지 양극 소재의 다양한 열화 메커니즘들이 밝혀지면서 이것을 제어하여 새로운 전기화학적 특성을 구현하고 기존 소재의 한계점을 극복하고자 하는 연구결과들이 많이 보고되고 있다. 특히, 리튬과잉산화물은 250 mA h g^-1이상의 고 용량 차세대 리튬이차전지 양극 물질로 주목받고 있으나, 충방전 과정 중에 소재 특유의 원자 구조 열화로 인해 활용이 제한되고 있다. 본 연구는 0.4Li₂MnO_{3_}0.6LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ 리튬과잉소재의 충방전 과정 중에서 겪는 원자구조 변화 과정을 분석하여 소재의 열화 과정을 밝히고 이를 개선하기 위한 연구 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해, 원자 단...

TAG Atomic structure analysis, Cathode active material, Li-rich oxide material, Lithium ion batteries

산/염기성 물질 주입에 따른 칼슘이온 분리 특성 연구

이예환 ( Ye Hwan Lee ) , 김정은 ( Jeongeun Kim ) , 김성수 ( Sung Su Kim )  한국공업화학회, 공업화학 [2020] 제31권 제1호, 103~107페이지(총5페이지)

본 연구는 대부분의 산업부산물에 다량 포함되어 있는 칼슘이온을 자원화하기 위한 것으로 칼슘이온의 추출 및 분리조건 별 특성을 확인하였다. 칼슘 추출원으로 산화칼슘, 추출용제로 염산을 사용했으며, 추출용제의 농도에 따른 추출량 및 추출액의 pH 변화 특성을 분석하였다. 추출용제의 농도가 높아짐에 따라 추출량은 증가하는 반면 추출액의 pH는 일정하게 유지되는 경향을 나타내었다. 추출된 칼슘이온을 분리하기 위하여 산·염기성 용액 주입하였으며, 침전물 발생 여부와 침전물의 형태에 대하여 분석하였다. 산·염기성 물질 중 황산, 수산화나트륨 용액을 칼슘추출액에 주입하였을 때 침전물이 발생하였으며 각각 CaSO₄, Ca(OH)₂ 형태로 분리되는 것을 확인할 수 있었다.

TAG Calcium, Extraction, Separation, pH

소성/환원 조건이 Ru/TiO₂의 NH₃-SCO 반응활성에 미치는 영향

신중훈 ( Jung Hun Shin ) , 홍성창 ( Sung Chang Hong )  한국공업화학회, 공업화학 [2020] 제31권 제1호, 108~114페이지(총7페이지)

본 연구에서는, Ru[1]/TiO₂ 촉매 제조 시 소성/환원 조건에 따른 NH₃-SCO (selective catalytic oxidation) 효율을 비교하였다. Ru[1]/TiO₂ red는 Ru[1]/TiO₂ cal에 비하여 NH₃ 전환율 및 NH₃의 N₂ 전환율이 우수하였다. Ru[1]/TiO₂ 촉매의 물리·화학적 특성은 BET, XRD, TEM, XPS, H₂-TPR 분석에 의해 확인되었으며, 활성금속의 분산도와 표면 흡착 산소종(O...

TAG NH₃, TiO₂, Catalyst, SCO, Ru

Recent Advances in Polybenzimidazole (PBI)-based Polymer Electrolyte Membranes for High Temperature Fuel Cell Applications

( Vijayalekshmi Vijayakumar ) , ( Kihyun Kim ) , ( Sang Yong Nam )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 643~651페이지(총9페이지)

본 연구에서는, Ru[1]/TiO₂ 촉매 제조 시 소성/환원 조건에 따른 NH₃-SCO (selective catalytic oxidation) 효율을 비교하였다. Ru[1]/TiO₂ red는 Ru[1]/TiO₂ cal에 비하여 NH₃ 전환율 및 NH₃의 N₂ 전환율이 우수하였다. Ru[1]/TiO₂ 촉매의 물리·화학적 특성은 BET, XRD, TEM, XPS, H₂-TPR 분석에 의해 확인되었으며, 활성금속의 분산도와 표면 흡착 산소종(O...

TAG Cross-linking, Fuel cell, Polybenzimidazole, Polymer electrolyte membrane, Structure modification

알칼라인 하이드라진 연료전지 운전 안정성을 위한 전극 구조

엄성현 ( Sunghyun Uhm ) , 홍수직 ( Sujik Hong ) , 이재영 ( Jaeyoung Lee )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 652~658페이지(총7페이지)

하이드라진 직접 액체 연료전지는 이산화탄소를 배출하지 않으며, 높은 에너지 밀도를 가지고, 귀금속 촉매를 사용하지 않고도 높은 촉매 활성을 보이는 장점으로 유망한 연료전지로써 활발히 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 고안전성 연료전지 운전 성능을 위해서는 전극촉매를 비롯한 핵심소재 개발 및 성능 연구를 토대로 연료의 물질전달 특성을 비롯한 하이드라진 연료전지 내에서 진행되고 있는 작동 프로세스를 충분히 이해할 필요성이 있다. 본 논문에서는 최근의 직접 하이드라진 연료전지 연구결과 중에 가격 경쟁력을 확보한 전극촉매 및 연료 확산, 물 관리, 기체 발생 측면에서 전극 구조 개발 동향을 소개하며 향후 개발 방향에 대해서 고찰하고자 한다.

TAG Alkaline hydrazine fuel cells, Hydrazine hydrate, Electrode structure, Gas evolution reaction, Water management

수소연료전지 백금촉매 및 MEA 장기내구성 평가 방법의 비교

함가현 ( Kahyun Ham ) , 정선기 ( Sunki Chung ) , 이재영 ( Jaeyoung Lee )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 659~666페이지(총8페이지)

고분자전해질 수소연료전지는 수소와 산소의 전기화학적 반응을 이용하여 전기를 자발적으로 생산하며, 높은 전류밀도와 비교적 낮은 구동온도의 장점을 가져 화석연료를 대체할 미래 친환경 화학에너지 변환 장치이다. 현재 연료전지는 수소전기차를 중심으로 가정용 연료전지, 수소연료전지 발전소 등 다양한 산업에서 활용 중에 있다. 하지만 연료전지 산업의 지속적인 성장을 위해서는 여러 기술적인 문제가 보완되어야 하며, 그 중에서도 연료전지 각 구성요소의 장기 내구성을 필수적으로 확보해야 한다. 특히 연료전지의 연료극과 공기극에서 사용되는 탄소담지 백금촉매는 연료전지 운전조건에 따라 다양한 기작을 통하여 성능 감소가 일어난다. 이에 연료전지용 촉매의 내구성 파악을 위한 가속테스트법이 다양하게 제시되고 있다. 본 논문에서는 연료전지용 백금 기반 촉매의 성능 감소 기작을 설명하고, ...

TAG Proton exchange membrane fuel cells, Electrocatalyst, Durability, Accelerated stress test

미래 수소 에너지 공급 산업에서 암모니아의 활용성

이수영 ( Sooyoung Lee ) , 이혜진 ( Hye Jin Lee )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 667~672페이지(총6페이지)

비재생 에너지원인 화석 연료의 환경 문제들이 발생하면서 국제 사회는 탈탄소화 사회를 지향하고 있으며 이를 위해 Power 2 Gas (P2G) 시스템의 실증화를 목표로 많은 연구들이 진행 중이다. 그 중 암모니아는 수소 캐리어의 역할, 수소 생산 공급체의 역할, 직접적인 사용 등의 많은 이점들이 있다. 본 총설에서는 암모니아의 특성과 해외 동향의 움직임을 분석하여 암모니아의 수소 에너지 공급 산업에서의 잠재력에 대해 기술하고자 한다.

GAP 및 GAP-co-BO Copolymer계 에너지 함유 열가소성 폴리우레탄의 합성 및 특성

설양호 ( Yang-ho Seol ) , 권정옥 ( Jeong-ohk Kweon ) , 김용진 ( Yong-jin Kim ) , 진용현 ( Yong-hyun Jin ) , 노시태 ( Si-tae Noh )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 673~680페이지(총8페이지)

GAP 및 GAP-co-BO계 에너지 함유 열가소성 탄성체(ETPE)의 하드세그먼트 함량을 30~45% 범위에서 변화시켜 합성하여 열적 특성 및 기계적 특성을 비교 연구하여 고찰하였다. FTIR 분석 결과로부터 GAP-co-BO계 ETPE와 GAP계 ETPE는 하드세그먼트 함량이 증가함에 따라 수소결합을 형성하는 능력이 증가하였으며 GAP-co-BO계 ETPE의 수소결합 능력이 GAP계 ETPE보다 크게 나타났다. DSC와 DMA 분석 결과로부터 GAP계 ETPE의 유리전이온도(Tg)는 하드세그먼트 함량이 증가함에 따라 증가하였으나, GAP-co-BO계 ETPE의 유리전이온도(Tg)는 하드세그먼트가 증가하여도 유사한 값을 유지하였다. 상온 storage modulus는 GAP-co-BO계 ETPE의 값이 GAP계...

TAG Glycidyl azide polymer, Energetic thermoplastic elastomer, Polyurethane

Clostridium autoethanogenum을 이용한 합성가스 발효에 대한 비타민과 황 공급원의 영향

임홍래 ( Hongrae Im ) , 안태광 ( Taegwang An ) , 박소은 ( Soeun Park ) , 김영기 ( Young-kee Kim )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 681~686페이지(총6페이지)

이 연구에서는 합성가스를 기질로 사용하는 Clostridium autoethanogenum 배양 공정에서 에탄올 생산성 향상을 위하여 배지 성분의 농도가 균주 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향을 조사하였다. C. autoethanogenum 배양에 사용되는 기본배지 구성 성분 중 비타민 종류인 D-Ca-pantothenate, vitamin B12와 황 공급원인 sodium sulfide를 조사 대상 성분으로 선정하여 이 성분들의 농도를 달리하였을 때 균주 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향을 확인하였다. D-Ca-pantothenate는 0.5, 5, 50, 500 mg/L 농도를 시험하였으며 0.5 mg/L에서 에탄올 생산량이 약간 증가하는 경향을 보였지만 시험한 농도 범위에서 균주의 성장이나 ...

TAG Clostridium autoethanogenum, Syngas fermentation, Pantothenate, Vitamin B12, Sodium sulfide

양극 닫힌계 작동에서 수소 배출 방법에 의한 고분자전해질 연료전지 성능 영향

김준섭 ( Junseob Kim ) , 김준범 ( Junbom Kim )  한국공업화학회, 공업화학 [2019] 제30권 제6호, 687~693페이지(총7페이지)

수소전기차와 발전을 시작으로 수소연료전지 시장이 성장하면서 연료전지와 수소의 수요가 증가하고 있으므로, 조기상용화와 시장 활성화를 위하여 연료전지의 내구성과 연료 이용효율에 관한 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 연료전지의 성능과 연료 이용효율을 최적화하기 위하여 양극 닫힌계의 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 부하 전류에 대한 배출 조건과 수소 공급 압력이 고분자전해질 연료전지의 성능에 미치는 영향에 대하여 평가하였고, 전해질막 두께에 대한 물의 역확산 영향을 분석하였다. 양극 닫힌계에서 수소극에 쌓인 물은 연료전지 전압이 3% 감소한 경우에 솔레노이드 밸브를 열어 배출하였다. 수소 공급 압력은 0.1~0.5 bar, 배출 시간은 0.1~1 s까지 변화시키면서 실험을 수행하였다. NR 211 (25.4 um) 전해질막의 경우 0.1 bar의 수소 공급...

TAG Polymer electrolyte membrane fuel cell, Dead-ended anode system, Fuel efficiency, Purge strategy

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