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        Poly[(ethylene glycol) diacrylate]-Poly(vinylidene fluoride) 전해질을 이용한 전기 이중층 캐패시터의 전기화학적 특성

        양천모,이중기,조원일,조병원,주재백,유관표,임병오 한국공업화학회 2002 공업화학 Vol.13 No.8

        자외선 경화법으로 제조한 PEGDA-PVdF 젤상 고분자 전해질을 전기이중층캐패시터에 적용하였고, 액상 유기 전해질을 이용한 전기이중층캐패시터와 전기화학적 특성을 비교 조사하였다. 자외선 경화법으로 제조된 젤상 고분자 전해질[GPE:poly[(ethylene glycol) diacrylate]-poly(vinylidene fluoride) blend]을 이용한 전기이중층캐패시터의 경우, 비축전용량이 120 F/g으로 액상 유기 전해질 [LOE:1 M LiPF_6/EC:DMC:EMC (1:1:1 volume ratio)]을 이용한 전기이중층캐패시터의 비축전용량인 110 F/g보다 우수하였고, 100회 충방전 후에도 초기 비축전용량대비 92% 이상 유지하는 우수한 싸이클 특성을 나타내었으며 3.7 Ω의 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 보여주었다. Cyclic voltammetry 분석 결과에서 보면 액상 유기 전해질과 젤상 고분자 전해질을 이용한 모든 전기이중층캐패시터에서 2.5 V까지 전해질의 분해 없이 전기화학적으로 안정하였고, 산화와 환원과 관련된 전류값 또한 관찰되지 않았다. 젤상 고분자 전해질을 이용한 전기이중층캐패시터의 경우에서 직사각형 모양의 이상적인 전기이중층캐패시터의 특성과 49 ㎂의 낮은 누설 전류값을 나타내었다. 자가방전 특성 결과, 젤상 고분자 전해질을 이용한 전기이중층캐패시터의 경우 2.5 V의 정전압 충전 시 OCV(open circuit voltage) 상태에서 100 h 경과 후 1.76 V의 전압을 유지하고 있어 0.25 V의 액상 유기 전해질을 이용한 전기이중층캐패시터보다 매우 우수함을 확인하였다. Poly[(ethylene glycol) diacrylate] (PEGDA)-poly(vinylidene fluoride) (PVdF) gel polymer was employed as an electrolyte for electric double layer capacitor (EDLC) and compared its electrochemical characteristics with that of liquid organic electrolyte. The used organic electrolyte was 1 mole of lithium hexafluorophosphate (LiPF_6) salt containing in the solvent mixture of ethylene carbonate(EC):dimethyl carbonate(DMC):ethylmethyl carbonate(EMC)(1:1:1 volume ratio). The specific capacitance of EDLC with gel polymer electrolyte showed 120 F/g, which was superior to that of 110 F/g with liquid organic electrolyte. Good cyclability was observed for gel polymer electrolyte of EDLC. The 92% of initial specific capacitance was retained after 100 cycles of charge-discharge runs. Equivalent series resistance of 3.7 Ω of the EDLC with gel polymer electrolyte was lower than that of EDLC with liquid organic electrolyte. The EDLC with gel polymer electrolyte exhibited rectangular cyclic voltammogram of ideal EDLC in operating voltage range of 0∼2.5 V and low leakage current of 49 ㎂. Voltage drop from self-discharge was low for gel polymer electrolyte. The 29.6% of initial voltage decreased for gel polymer electrolyte, but significantly decreased to 99% for liquid organic electrolyte. The good retentivity with gel polymer electrolyte possible comes from the difference in viscosity compared with that of liquid organic electrolyte.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재후보

        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.

      • 1PE-6 : 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-LiPF<sub>6</sub> / PC+DEC(1 vol% : 1vol%)를 사용한 EDLC에서 저항이 가장 낮고, 130 F/g 정도의 우수한 비축전 용량을 나타내었다.

      • 1PD-24 : 스피넬상 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>에 대한 LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> 첨가에 따른 CO<sub>2</sub> 분해

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

        이산화탄소(CO<sub>2</sub>)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 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>와 LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>를 침전법과 졸- 겔법으로 각각 합성하고, 이산화탄소 분해에서 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>에 대한 LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>의 첨가량을 5 %, 10 %, 15 %, 20 %로 달리하여 혼합촉매를 만든 후 수소를 이용하여 350 ℃에서 2시간 동안 환원시켰다. 이 환원된 혼합촉매를 이용하여 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>에 대한 LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>의 첨가량이 CO<sub>2</sub> 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 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>에 대한 LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>의 첨가량이 증가할수록 이산화탄소의 분해속도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

      • KCI등재

        다공성 탄소나노재료를 사용하는 Capacitive Deionization 공정의 염수 제거효과

        양천모,최운혁,조병원,조원일,윤경석,한학수 한국공업화학회 2004 공업화학 Vol.15 No.3

        다공성 탄소재료를 이용하여 만든 전극을 사용해서 전기화학적으로 이온을 흡착시켜 제거시키는 capacitive deionization (CDI) 특성을 다공성 탄소재료의 종류에 따라서 조사하였다. CDI에 의한 담수화는 충전 시, 두 개의 다공성 탄소전극에 적절한 전압을 인가하고 그 사이로 이온들이 함유된 물을 흘려주어 양이온은 음극에, 음이온은 양극에 흡착되어 이온들이 서로 분리되고, 양이온과 음이온으로 포화된 탄소전극은 반대 전압을 인가하거나 탄소전극을 서로 연결(Short circuit)해주면 흡착된 이온들이 탈리되는 원리이다. 다공성 탄소 전극 재료로는 탄소에어로젤 (specific surface area : 950 ㎡/g, pore volume : 3.71 ㏄/g, pore diameter : 15.19 ㎚)과 활성탄소(BP-25: specific surface area 2500 ㎡/g, Kansai Coke & Chemicals Co. Ltd), 탄소나노튜브(MWNT type, 10~20 ㎚ diameter, ILJIN Nanotach), 그리고 탄소나노섬유(straight type, 130~150 ㎚ diameter, Nanomirae Co. Ltd)를 전극 활물질로 사용하여 침지법으로 CDI용 탄소전극을 각각 제조하였으며, 0.9 V 충전과 -0.001 V 방전, 휴기(rest) 과정을 1회로 하여 CDI 특성을 탄소전극 활물질의 종류에 따라 10회 동안 조사하였다. 충전과 방전 시 평균 전하량은 활성탄소를 이용한 전극에서 각각 0.229〔Aㆍmin〕와 0.143〔Aㆍmin〕으로 가장 높았으며, 활물질의 양을 고려한 평균 방전 비전하량의 경우, 전극 활물질로서 탄소에어로젤이 0.593〔Aㆍmin〕으로 가장 높게 나타났다. 10회 충-방전 싸이클에 대한 전하량 효율은 탄소에어로젤이 63.98%로 가장 우수하였으며, 활성탄소(62.45%)와 탄소나노섬유(56.50%)도 비교적 안정하게 나타났다. Capacitive deionization (CDI) process is a removal process of ions via electrochemical adsorption using porous carbon materials. The ions are adsorbed onto the surface of porous carbon electrodes by applying electric field to brackish water. Adsorbed ions are desorbed from the surface of the porous carbon electrdes by eliminating the field or reversing electric field, resulting in the regeneration of electrodes. Recently, carbon aerogel electrodes, one of the porous carbon materials, are bring used for CDI process. In this study, the electrode using carbon aerogel (specific surface area: 960m^(2)/g, pore volume: 3.71 cc/g, and pore diameter: 15.19 nm), activated carbon(BP-25: specific surface 2500m^(2)g, frpm Kansai Cole & Chemicals Co. Ltd), carbon nanotube (MMMT type, 10-20 nm diameter, from ILJIN Nanotech) and carbon nanofiber (straight type, 130∼150 nm diameter, from Nanomirae Co. Ltd) were fabricated by dip coating method. Porous carbon electrodes were charged at 0.9 V, discharged at -0.001 V, cycled 10 times, and their CDI performances were compared with CDI characteristics. An activated carbon electrode showed higher average charge and discharge coulombs than others and its average charge and discharges were 0.229 [Aㆍmin] and 0.143 [Aㆍmin], respectively. At the average discharge specific-coulombs, a carbon aerogel electrode had highest average specific discharge coulomb of 0.593 [(Aㆍmin)/g]. The values of coulombic-efficiencies showed 63.98% for the carbon aerogel electrode, 62.45% for the activated carbon, and 56.50% for the carbon nanofiber.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재
      • KCI등재후보

        Zn_xFe_(3-χ)O_(4-δ)를 이용한 이산화탄소의 분해

        양천모(Chun Mo Yang),조영구(Young Koo Cho),임병오(Byung O Rim) 한국유화학회 2000 한국응용과학기술학회지 Vol.17 No.1

        '스콜라' 이용 시 소속기관이 구독 중이 아닌 경우, 오후 4시부터 익일 오전 9시까지 원문보기가 가능합니다.

        Zn_χFe_(3-χ)O_4(0.003<X<0.08) was synthesized by air oxidation method for the decomposition of carbon dioxide. We investigated the characteristics of catalyst, the form of methane by gas chromatograph after decomposition of carbon dioxide and kinetic parameter. Zn_χFe_(3-χ)O_4(0.003<X<0.08) was spinel type structure. The surface areas of catalysts(Zn_χFe_(3-χ)O_4(0.003<X<0.08)) were 15~27 ㎡/g. The shape of Zn_0.003Fe_2.997O_4 was sphere. The optimum temperature for the decomposition of carbon dioxide into carbon was 350℃. Zn_0.003Fe_2.997O_4 showed the 85% decomposition rate of carbon dioxide and the degree of reduction by hydrogen(δ) of Zn_0.003Fe_2.997O_4 was 0.32. At 350℃, the reaction rate constant and activation energy of Zn_0.003Fe_2.997O_3.68 for the decomposition of carbon dioxide into carbon were 3.10 psi^(1-α)/min and 0.98 kcal/mole respectively. After the carbon dioxide was decomposed, the carbon which was absorbed on the catalyst surface was reacted with hydrogen and it became methane.

      • KCI등재후보

        CO₂ 분해용 촉매 CuO-Magnetite 및 ZnO-Magnenetite 합성

        양천모(Yang Chun Mo),임병오(Rim Byung O) 한국유화학회 1998 한국응용과학기술학회지 Vol.15 No.2

        '스콜라' 이용 시 소속기관이 구독 중이 아닌 경우, 오후 4시부터 익일 오전 9시까지 원문보기가 가능합니다.

        The Cuo-Magnetite and ZnO-Magnetite catalysts with various of Cuo and ZnO mole% for Carbon Dioxide decomposed reaction synthesized. The catalysts were reduced by H₂ at 350℃ for 3 hours. The temperature was obtained by TGA and DSC experiments. The structures of catalysts were confirmed by X-ray diffraction experiment. The surface area of catalysts is 15~27 m²/g. The results of Carbon Dioxide decomposed ability was better H₂-reduced magnetite catalysts with 0.03 mole% CuO and 0.03 mole% ZnO than others catalysts. After Carbon Dioxide decomposed reaction, catalysts were reacted H₂ and created only methane.

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