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성영은 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
최근 이동형 전자기기의 폭발적 증가 및 고성능화 그리고 발전 및 전기 자동차에서의 청정 에너지 요구는 배터리나 연료전지 연구 등에 새로운 도전이 되고 있다. 배터리는 현재 리튬 이차전지가 주를 이루고 있으나 고성능화 및 초소형화를 위한 새로운 기술의 요구에 따라 고분자, 신소재, 나노기술, 박막기술을 접합한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 발표에서는 신소재 및 나노기술을 도입한 배터리 연구의 예를 소개할 것이다. 연료전지에서는 고분자 전해질을 이용한 저온형 연료전지 연구가 급격히 확산되고 있는데 본 연구실의 최근 연구 개발 결과를 소개할 것이다. 또한 새로운 고성능 초소형 연료전지로 주목받고 있는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)는 기존의 모든 연료전지가 기체인 수소연료를 사용하는 것과는 달리 액체인 메탄올을 사용함으로 다루기가 쉽고, 자연으로부터 쉽고 값싸게 생성이 가능한 알코올 연료전지의 가능성을 보여 주고 있다. DMFC는 액체 연료를 사용하여 저온에서 작동하고 따로 개질장치(Reformer) 없이 연료전 극에 메탄올을 직접 흘려 산화시켜 전기를 발생시키므로 초소형화가 가능하여 현재 충방전 및 성능의 한계를 안고있는 이차전지를 대체할 목적으로 연구가 진행되고 있다. 본 발표는 아울러 고분자전해질 연료전지의 전극 기술 및 성능 향상을 위한 핵심 기술 몇가지를 소개할 예정이다.
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물과 과산화수소 전기화학 (H<sub>2</sub>O and H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> Electrochemistry
성영은,신희종 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
Hydrogen peroxide, a major electronic cleaning chemical, is one of the most valuable chemical feedstock that underpins the chip-making industry. Its industry has been left with an energy-intensive and multistep method known as the anthraquinone process. Alternatively, other eco-friendly synthetic method is to electrochemically reduce oxygen to H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> via 2-electron pathway. Recently, noble metal-based electrocatalysts (ex, Au-Pd, and Pt-Hg) have been demonstrated to show H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> productivity although such expensive investment has seen low returns that fails to meet the scalable industry needs. In this talk, we present some methods to prepare the highly active and stable cobalt singleatom catalysts for electrochemical H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> production. We verified that the catalytic properties of single-atom based electrocatalysts can be modified only by changing the constituent elements. This unprecedented result will help us to understand previous unknown aspects of electrochemical H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> production.
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성영은 한국공업화학회 2002 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2002 No.0
현재 전기화학은 다른 분야에서와 마찬가지로 환경, 에너지 및 나노기술을 위한 신소재 개발 등에 큰 비중을 두고 있다. 특히 전기화학의 주 응용분야인 차세대 청정 및 고효율을 위한 새로운 에너지 소재에 대한 필요성이 그 어느 때보다 요구되는 시점에서 나노기술 및 박막기술을 에너지용 소재에 응용하기 위한 접근 방법 및 연구 개발 현황을 소개한다. 본 발표에서는 이 기술들이 활발히 적용되고 있는 연료전지, 전지 및 광전기화학 소자를 중심으로 포괄적인 논의를 하려 한다. 먼저 전극소재를 위해 현재 전극소재의 나노 입자 제조와 박막화에 의한 화학적 구조, 표면 구조 및 입자 크기효과 등이 성능에 미치는 영향을 Voltammetry, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Atomic Force Microscopy 및 XRD, TEM 등에 의해 비교 평가되어진다. 그리고 이렇게 형성된 전극의 연료전지나 광전기화학 소자에서의 성능 향상 실험 결과가 소개되어진다. 아울러 금속/금속산화물, 금속/고분자 등의 nanocomposite의 구조적 특성과 나노소재의 (광)전기화학적 특성 연구를 통해 에너지 소자를 위한 여러 분야에서의 응용 가능성이 논의될 것이다
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Cdse Quantum Dots Sensitized TiO2 Electrodes for Photovoltaic Cells
성영은,엄준호,최상현,김석순,김동유 한국전기화학회 2007 한국전기화학회지 Vol.10 No.4
Abstract : The electronic properties of quantum dots can be tuned by changing the size of particles without any change in their chemical composition. CdSe quantum dots, the sizes of which were controlled by changing the concentrations of Cd and Se precursors, were adsorbed on TiO2 photoelectrodes and used as sensitizers for photovoltaic cells. For applications of CdSe quantum dot as sensitizers, CdSe/TiO2 films on conducting glass were employed in a sandwich-type cell that incorporated a platinum-coated conductive glass and an electrolyte consisting of an I−/I3 − redox. The fill factor (FF) and efficiency for energy conversion (ç) of the photovoltaic cell was 62 % and 0.32 %, respectively.
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탄탈륨 산화물 박막의 전기화학적 성장과 광전기화학적 응용
성영은,안광순,염준호,정도진 한국공업화학회 1999 응용화학 Vol.3 No.2
Thin films of tantalum oxide (Ta₂O_5) were formed electrochemically on tantalum electrode in several electrolytes at different applied voltages. The particle and pore sizes of oxide films were various depending upon the electrolytes. The thickness and structure of electrochemically grown oxides were examined using X -ray photoelectron spectroscopy (XPS), SEM, photoluminescence (PL), electroluminescence (EL) and cyclic voltammetry (CV). EL emissions of rare earth metal Tb³+ and organic Ru(bpy)₃²+ incorporated-Ta/Ta₂O_5 electrodes in aqueous solutions were observed. Since new EL emission energies are smaller than the band gap of 4.1 eV of Ta₂O_5, the resulting omissions are considered to be generated from surface states at the oxide band gap region. Incorporated inorganic and organic species are supposed to act as the luminescence centers for free electrons and holes. Since the emission spectra depend upon the incorporated chemical species and their concentrations, metal oxide films can be used for phosphor layers and analytical sensing probes by the controlled introduction of the label materials to produce surface states.
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Basic electrochemistry for energy devices
성영은 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
오늘날 전기화학은 연료전지나 이차전지와 같은 에너지 소자에서뿐 아니라 더 나아가 광과 결부하여 태양전지와 수소 및 산소 생성, CO2 환원 등 광전기화학과 같은 더 넓은 분야에 응용되고 있다. 이는 전기화학이 나노기술, 광화학, 반도체화학, 계면화학 등과 결부되면서 가능해졌다. 그러나 이런 다양성에도 불구하고 모든 전기화학 에너지 소자의 저변에는 전자와 이온이 관여하는 산화 환원의 전기화학이라는 공통의 원리가 들어있다. 즉 이런 차세대 신기술의 소자들이나 그 반응들을 이해하기 위해서는 기본적인 전기화학적 개념을 알 필요가 있다는 것이다. 본 강의에서는 전기화학 에너지 소자의 이해를 돕기 위한 전기화학적 기본 개념들을 알아보고자 한다. 전기화학 단위와 전기화학 셀의 구성 요소인 전극과 전해질, 및 전해질의 기초 원리를 살펴본다. 아울러 에너지 소자를 위한 전기화학적 평가 방법들에 대해 논할 것이다.
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