다공성 활성탄소-실리카젤 복합전극의 전기용량적 탈이온 공정에의 응용

양천모,최운혁,조병원,조원일,윤경석,한학수 한국화학공학회 2004 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.42 No.6

CuxFe3-xO4-δ , ZnxFe3-xO4-δ 를 이용한 이산화탄소의 분해에 관한 연구

양천모,임병호 한국유화학회 1998 한국응용과학기술학회지 Vol.15 No.4

스피넬상 Fe₃O₄에 대한 LiMn₂O₄ 첨가에 따른 CO₂ 분해

양천모,박영구,김승호,조영구,임병오 한국공업화학회 2001 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2001 No.-

이산화탄소(CO₂)는 지구온실기체로서 지구온난화에 미치는 영향이 55 % 이상을 차지하고 있다. 지구 온난화방지를 위해 1992년 브라질에서 열린 유엔 환경개발 회의에서 세계 1백 54개국은 공동으로 기후변화에 대처하기 위해 온실가스 배출감축을 골자로 하는 기후변화협약을 채택했다. 이에 본 연구에서는 지구온실기체인 이산화탄소를 분해하기 위해 이산화탄소 분해용 촉매 Fe₃O₄와 LiMn₂O₄를 침전법과 졸- 겔법으로 각각 합성하고, 이산화탄소 분해에서 Fe₃O₄에 대한 LiMn₂O₄의 첨가량을 5 %, 10 %, 15 %, 20 %로 달리하여 혼합촉매를 만든 후 수소를 이용하여 350 ℃에서 2시간 동안 환원시켰다. 이 환원된 혼합촉매를 이용하여 Fe₃O₄에 대한 LiMn₂O₄의 첨가량이 CO₂ 분해율에 미치는 영향을 조사하였다. 혼합촉매, 수소로 환원한 촉매와 이산화탄소 분해후의 촉매에 대하여 결정 구조 확인, 미세구조 관찰, 열화학적 성질조사를 위해 각각 X-선 분말회절 분석,SEM 관찰을 하였다. 실험결과 모든 혼합촉매에서 이산화탄소 분해에 의한 반응기 내부의 압력감소율이 90%로 거의 일 정하였다. 그러나 Fe₃O₄에 대한 LiMn₂O₄의 첨가량이 증가할수록 이산화탄소의 분해속도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

유기전해질에 따른 EDLC의 전기화학적 특성

양천모,이중기,조원일,조병원,임병오,Yang Chun-Mo,Lee J.K.,Cho W.I.,Cho B.W.,Rim Byung-O 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.3

탄소계 전극을 사용하는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)용의 축전용량과 충방전속도는 전해질의 종류, 충방전 조건 그리고 탄소계 물질의 물리화학적 성질에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 dip coating method에 의해 제조된 EDLC용 활성탄소 전극에서 유기 전해질의 종류를 달리하여 충방전 실험과 전기화학적인 실험을 시행하였다. 또한 충전전류밀도와 방전전류밀도의 변화에 따른 비축전 용량의 변화를 조사하였고, 최적 유기전해질의 조건에서 leakage current 특성, 자가방전 특성 그리고 시간전압곡선을 기존의 $1M-Et_4NBF_4/PC$와 비교하였다 활성탄, 소전극으로 비표면적이 $2000m^2/g$인 MSP-20을 사용하고 유기전해질로는 $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$를 사용한 EDLC에서 130 F/g 정도의 우수한 비축전 용량을 나타내었고 저항면에서도 가장 낮은 수치를 나타내었다 $1M-LiPF_6/PCDEC(1:1)$를 사용한 EDLC는 15분동안 0.0004A의 낮은 leakage current와 100시간 경과 후 0.8V의 우수한 자가 방전 특성 그리고 IR-drop이 적은 선형의 시간-전압곡선을 보여주었다. Specific capacitance and charge-discharge rate of EDLC using activated carbon electrode were affected by the compositions of electrolytes, the conditions of charge-discharge and physical properties of activated carbon materials. The activated carbon electrode was prepared by dip coating method. Charge-discharge test and electrochemical experiments were carried out for various kinds of organic electrolytes. Effects of charge and discharge current density on the specific capacitance were studied. Characteristics of leakage current, self-discharge and time-voltage curves in optimum conditions of organic electrolytes were compared with conventional $1M-Et_4NBF_4/PC$ electrolyte. The EDLC using MSP-20(specific surface area: $2000m^2/g$) electrode and $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$ was exhibited th highest specific capacitance of 130F/g and low polarization resistances. The EDLC using MSP-20 electrode at $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$ was small leak current of 0.0004A for 15min, long voltage retention of 0.8V after 100h and linear time-voltage curves with small IR-drop.

활성탄소 전극의 제조공정에 따른 EDLC의 전기화학적 특성

양천모,김현중,조원일,조병원,윤경석,임병오,Yang Chun-Mo,Kim H.J.,Cho W.I.,Cho B.W.,Yun K.S.,Rim Byung-O 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.3

EDLC(electric double layer capacitor)용 활성탄소전극의 제조공정을 dip coating method, doctor blade coating method, paste rolling method로 달리하여 전기화학적 특성과 비축전 용량을 조사하였다. Dip coating method에 의한 전극제조시 전해질염으로 LiPF6를 이용하고 유기용매로 PC-DEC를 이용한 EDLC의 비축전 용량이 130F/g으로 가장 우수하였고, 선형의 시간전압곡선에서의 IR-drop도 0.11V로 작았으며 CV(cyclic voltammetry) 분석 또한 이상적인 EDLC의 특성을 나타내었다. The electrochemical characteristics and specific capacitance were investigated by preparation processes (dip coating method, doctor blade coating method and paste rolling method) of activated carbon electrode for an EDLC(electric double layer capacitor). The EDLC using $LiPF_6$ salts and PC-DEC solvents showed good specific capacitance, 130F/g and small IR-drop at linear time-voltage curve. 0.11V, Cyclic voltammetry analysis using the activated carbon electrode prepared by dip coating method was shown closer to ideal EDLC characterization.

전기용량적 탈이온 공정을 위한 다공성 탄소에어로젤-실리카젤 복합전극

양천모,최운혁,조병원,한학수,윤경석,조원일,Yang Chun-Mo,Choi Woon-Hyuk,Cho Byung Won,Han Hak-Soo,Yun Kyung Suk,Cho Won Il 한국전기화학회 2004 한국전기화학회지 Vol.7 No.1

Porous carbon aerogel-silica gel composite materials were used as the electrodes of capacitive deionization(CDI) process, which were prepared by a paste rolling method. The electrochemical parameters such at current values, coulombs af a function of cycle, and CDI efficiencies were investigated for 10th and 100th cycles in 1,000ppm NaCl solution. Carbon aerogel-silica gel composite electrodes showed good wet-ability and higher mechanical strengths even under the NaCl solutions as well. In our experimented runs, all of the composite electrodes also are showed good cycle-ability without destroy of active material during cycles and decreased manufacturing times by $50\%$. Conclusively, the adding of silica gel powder to carbon aerogel leads to the effective performance of CDI process due to effective utilization of active materials by increasing the wet-ability and mechanical hardness. 전기화학적으로 이온을 흡착시켜 제거시키는 capacitive deionization(CDI) 공정용 전극으로 탄소에어로젤에 실리카젤이 첨가된 다공성 탄소에어로젤 복합전극을 사유하여 1,000ppm NaCl수용액에서 10회와 100회 동안 싸이클을 변화시켜 탈염과 재생 특성에 대한 충전과 방전 시 시간에 따른 전류변화, 싸이클에 대한 전하량 변화, 그리고 CDI효율을 조사하였다. Paste rolling법으로 제조된 탄소에어로젤 복합전극은 CDI반응진행에 대한 전극 활물질의 탈락이 없이 전극의 성형성이 크게 향상되었고, 전극시트 제조시간을 $50\%$ 이상 단축시킬 수 있었다. 10분동안 충전과 방전으로 10회 싸이클까지의 전하량 결과를 살펴보면, $50wt.\%$의 실리카젤이 첨가된 C복합전극의 평균 충전 전하량이 실리카젤이 첨가되지 않은 A전극에 비해 $3\%$ 증가하였으며, 평균 방전 전하량은 $7\%$증가하였다. 5분동안 충전과 방전으로 100회 싸이클까지 평균 충전 전하량을 보면 $25w1.\%$와 $50wt.\%$의 실리카젤이 첨가된 B복합전극과 C복합전극은 A전극에 비해 각각 $6\%,\;14\%$증가하였으며, 또한 평균 방전 전하량도 각각 $9\%,\;21\%$증가하여 복합전극의 전하량 특성이 매우 우수하였다. 100회 싸이클까지의 CDI효율은 싸이클이 진행되면서 $70\%$ 이상으로 안정하게 유지하였고, 100회 싸이클에서는 B 복합전극이 $72.3\%$, C 복합전극이 $74.0\%$로 A 전극$(63.1\%)$보다 $10\%$이상 우수한 CDI 효율을 나타내었다.

리튬염 전해질에 따른 EDLC의 전기화학적 특성

양천모,김현중,윤세라,조병원,임병오 한국공업화학회 2001 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2001 No.-

Supercapacitor 또는 ultracapacitor라고 불리는 전기화학 capacitor는 기존의 capacitor에 비하여 20~ 200배에 달하는 대단히 큰 capacitance를 갖는 유일한 에너지 저장장치로 높은 에너지 밀도와 높은 전력밀도 그리고 긴 사용수명을 갖는다. 최근 이 같은 안정적인 전기에너지의 확보와 우수한 에너지 축적 system의 양자를 만족하는 에너지 저장 system의 한가지로 capacitor가 많은 관심의 대상이 되고 있다. 탄소계 전극을 사용하는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)용의 축전용량과 충방전 속도는 전해질의 종류, 충방전 조건 그리고 탄소계 물질의 물리화학적 성질에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 dip coating method에 의해 EDLC용 활성탄소 전극을 제조하고, 리튬염 전해질의 종류를 달리하여 충방전 실험과 전기화학적인 실험을 시행하였다. 또한 최적 리튬염 전해질의 조건 에서 활성탄소 전극의 두께에 따른 비축전 용량을 조사하였다. 실험결과 리튬염 전해질로 1M-LiPF₆ / PC+DEC(1 vol% : 1vol%)를 사용한 EDLC에서 저항이 가장 낮고, 130 F/g 정도의 우수한 비축전 용량을 나타내었다.

CuxFe3-xO4-δ 를 이용한 이산화탄소의 분해

양천모(Chun Mo Yang),박영구(Young Goo Park),김승호(Seung Ho Kim),임병오(Byung O Rim) 한국공업화학회 2000 공업화학 Vol.11 No.6

N/A

스피넬상 Fe3O4 를 이용한 CO2 분해에서 LiMn2O4 첨가효과

양천모(Chun Mo Yang),박영구(Young Goo Park),조영구(Young Koo Cho),임병오(Byung O Rim) 한국유화학회 2001 한국응용과학기술학회지 Vol.18 No.3

N/A The spinel Fe_3O_4 powders were synthesized using 0.2 M-FeSO_4·7H_2O and 0.5 M-NaOH by oxidation in air and the spinel LiMn_2O_4 powders were synthesized at 480℃ for 12 h in air by a sol-gel method using manganese acetate and lithium hydroxide as starting materials. The synthesized LiMn_2O_4 powders were mixed at portion of 5, 10, 15 and 20 wt% of Fe_3O_4 powders using a ball-mill. The mixed catalysts were dried at room temperature for 24 hrs. The mixed catalysts were reduced by hydrogen gas at 350℃ for 2 h. The carbon dioxide decomposition rates of the mixed catalysts were 90% in all the mixed catalysts but the decomposition rate of carbon dioxide was increased with adding LiMn_2O_4 powders to Fe_3O_4 powders.

CO2 분해용 스피넬상 LiMn2O4 에 대한 Fe3O4 첨가효과

양천모(Chun Mo Yang),임병오(Byung O Rim),김승호(Seung Ho Kim),김순태(Soon Tae Kim) 한국유화학회 2001 한국응용과학기술학회지 Vol.18 No.3

N/A The spinel LiMn_2O_4 powders were synthesized at 480℃ for 12 h in air by a sol-gel method using managanese acetate and lithium hydroxide as starting material and the Fe_3O_4 powders were synthesized by the precipitation method using 0.2M-FeSO_4·H_2O and 0.5M-NaOH. The synthesized Fe_3O_4 powders were mixed at portion of 5, 10, 15 and 20 wt% about LiMn_2O_4 powders through ball-milling followed by drying at room temperature for 48 h in air. The mixed catalysts were reduced at 350℃ for 3 h by hydrogen and the decomposition rate of carbon dioxide was measured at 350℃ using the reduced catalysts. As the results of CO_2 decomposition experiments, the decomposition rates of carbon dioxide were 85% in all catalysts but the initial decomposition rates of CO_2 were slightly high in the case of the 5%-Fe_3O_4 added catalyst.