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졸 - 겔 공정을 이용한 미세다공정 RuO2-TiO2 전극의 제조
여태환,황규연,고희찬 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.5
졸-겔 공정으로 다양한 조성의 미세다공성 RuO₂-TiO₂전극을 제조하고 그 물리적 및 전기화학적 특성을 분석하였다. Titanium isopropoxide 와 ruthenium chloride hydrate를 전구체로 사용하고 isopropyl alcohol을 용매로 사용하여 상온에서 안정하고 균일한 졸을 얻었다. 산화물 중에서 RuO₂의 mole 비율이 증가할수록 활성물질의 절대량은 증가하였으나, 입자가 성장하여 표면이 거칠어지고 비표면적이 감소하였다. Tafel plot과 anodic polarization curve로부터 40 ㏖%의 RuO₂를 함유하는 전극이 산소 발생 반응에 대한 높은 교환전류밀도와 낮은 과전압으로 전기화학적 활성이 높고 에너지 효율이 우수함을 확인하였다. Microporous RuO₂-TiO₂binary metal oxide electrodes with various compositions were prepared by the sol-gel process. Ruthenium chloride hydrate and titanium isopropoxide were used as precursors, and isopropyl alcohol was used as a solvent. Sol solutions were stable and uniform at room temperature. With increasing mole ratio of RuO₂in the metal oxide electrode, RuO₂particle grew on the electrode surface and specific surface area was decreased. From Tafel plots and anodic polarization curves, the binary metal oxide electrode with 40% RuO₂showed the highest exchange current density and the lowest overpotential for oxygen evolution.
AC Impedance 를 이용한 알칼라인 건전지의 전기 화학적 특성 분석
여태환,황성민,황규연,고희찬,전병욱 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.5
알칼라인 아연-이산화망간 건전지의 방전 및 저장 중에 일어나는 역동적 거동을 이해하기 위하여, 단위전지를 자체 제작하고 펄스 및 자기 방전을 실시하면서 방전 또는 저장 단계별로 AC impedance 분석을 실시하여 ohmic resistance, polarization resistance, double layer capacitance 값을 구하고 비교 분석하였다. 알칼라인 단위 전지 내부에 Hg/HgO micro-reference 전극을 삽입하여, 방전의 경우에는 이상화망간 positive 전극의 전기전도도 감소와 OH^-이온의 starvation 현상으로 전지의 내부저항이 증가하고, 저장이나 휴지의 경우에는 아연 negative 전극의 부식으로 전지의 내부저항이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. To understand the dynamic behavior of an alkaline zinc-manganese dioxide battery, AC impedance analysis was performed with pulse discharged and self-discharged cells. To observe the variations of open circuit voltages and internal resistances of both positive and negative electrodes, the Hg/HgO micro-reference electrode was inserted between a separator and a positive electrode. While the internal resistance increased at the positive electrode dominated cell performance during pulse discharge, the internal resistance increased mainly at the negative electrode due to the by zinc corrosion during self-discharge.
미세다공성 RuO2-ZrO2 복합 금속 산화물 전극의 제조
이강만,여태환,고희찬,황규연 한국화학공학회 2000 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.38 No.3
Zirconium propoxide를 전구체로 하고 질산을 안정화제로 하여 건조조절제 없이 졸-겔 공정으로 Zr(OCH₂CH₂CH₃)₄: C₂H_5OH : H₂O : HNO₃=1 : 50 : 4 : 0.16의 조성에서 안정하고 균질한 ZrO₂졸을 얻었으며, dipping법으로 티타늄 기판 위에 코팅하고 450℃에서 열처리하여 RuO₂-ZrO₂/Ti 복합 금속 산화물 전극을 제조하였다. XRD 분석으로 ZrO₂는 tetragonal 구조이고 RuO₂는 rutile 구조임을 확인할 수 있었으며, 복합 금속 산화물에서 RuO₂와 ZrO₂의 intensity는 각각의 조성에 비례하였다. ZrO₂의 첨가로 비표면적이 증가하였으며, 40% 이상의 RuO₂를 함유하는 복합 금속 산화물 전극에서는 균열을 발견할 수 없었다. 40%의 RuO₂를 함유하는 RuO₂-ZrO₂/Ti 복합 금속 산화물 전극에서 열분해법으로 얻은 RuO₂/Ti 전극에 비하여 높은 비표면적과 함께 산소 발생 반응에 대하여 상대적으로 높은 교환 전류 밀도와 낮은 과전압을 얻을 수 있었다. Without drying control chelating agent, stable and uniform zirconia sol was obtained at Zr(OCH₂CH₂CH₃)₄: C₂H_5OH : H₂O : HNO₃=1 : 50 : 4 : 0.16 RuO₂-ZrO₂/Ti mixed metal oxide electrodes were obtained by dip-coating on titanium substrate. The X-ray diffraction patterns of metal oxides fired at 450℃ conformed a tetragonal-type ZrO℃ and a rutiletype RuO₂regardless of oxide composition. Intensity of XRD varied linearly with oxide compositions. By addition of ZrO₂, the specific surface area increased. Mixed metal oxide electrodes containing RuO₂more than 40% exhibited no crack and uniform coating surface. The mixed metal oxide electrode containing 40% RuO₂showed higher exchange current density and lower overpotential for the oxygen evolution with higher specific surface area compared to RuO₂/Ti electrode prepared by a thermal decomposition.
Cyclic Voltammetry에 의한 전자전도성 고분자인 Polypyrrole 박막의 전기 화학적 특성 분석
진정우,여태환,김훈상 중앙대학교 생산공학연구소 1994 생산공학연구소 논문집 Vol.3 No.2
전자전도성 고분자인 polypyrrole 박막의 cyclic voltammogram을 실험 및 이론에 의하여 동일한 조건 하에서 구하고, 이 박막의 전기 화학적 특성을 이해하기 위하여 서로 비교 분석하였다. 적정조건 하에서 모사된 cyclic voltammogram은 실험에 의한 cyclic voltammogram과 정량적으로 일치하였으며, 예측된 종속 변수들의 변화에 의해 switching 공정이 polypyrrole 전극에 대한 상대이온의 존재량과 전극의 활성 면적에 의해 지배된다는 것을 알 수 있었다. 또한, 민감도 분석을 통하여 전기 이중층이 전기화학반응보다 cyclic voltammogram에 더 큰 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. Experimental and theoretical cyclic voltammograms for electronically conducting polypyrrole film are obtained from the identical conditions and compared each other to characterize electrochemical behavior of the polymer. A comparison of the experimental and simulated cyclic voltammograms shows quantitative agreement. The profiles of the dependent variables show that the switching process is governed by the availability of the counterion to the polypyrrole electrode and the amount of electroactive sites. Sensitivity analysis shows that the double layer effects have more influence in the cyclic voltammograms than the electrokinetic effects.