PCB제조용 무전해 동도금액에 대한 계면활성제의 영향

이홍기(Hong-Ki Lee),심미자(Mi-Ja Shim),김상욱(Sang-Wook Kim),여운관(Woon-Kwan Yeo),이주성(Ju-Seong Lee) 한국표면공학회 1993 한국표면공학회지 Vol.26 No.5

Alkali형 연료전지의 산소극 촉매개선에 대한 연구

이홍기 ( Hong-ki Lee ),최철호 ( Chul-ho Choi ),이주성 ( Ju-seong Lee ) 한국공업화학회 1991 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1991 No.0

상온형 Alkaline연료전지는 I960년대에 NASA에 의해 아폴로 우주선의 전원으로 탑재된이래 가장 먼저 실용화되어 군용, 우주선의 전원장치로서 독특한 용역을 구축하고 있다. 특히 산소극의 촉매로는 carbon에 pt를 담지시키거나 raney silver, doped silver를 사용하고 있다. 본 실험은 AgNO₃용액에 환원제로 NaBH₄ 및 음이온 계면활성제를 첨가하여 액상환원시켜 colliod용액을 만든뒤 이를 carbon black에 담지시켜 촉매를 제조하였다. DCP측정결과 98%이상의 담지수율을 보였으며 등전점은 pH 9.49였다. 이와같은 방법으로 제조한 촉매에 5-30%의 PTFE를 첨가한뒤 paste상태로 만들어 rolling법에 의해 촉매층을 제조하고 기체확산층은 일본 Toray사의 carbon paper에 40%/w의 PTFE를 침적 시켜 제조한뒤 촉매층과 가스층을 Hot press에 의해 밀착시킨후 H₂분위기에서 1hr동안 활성화시켰다. 다음, 이상의 다공성 전극을 이용하여 전기화학적 특성을 측정하였으며 여러조건에서 제작된 전극의 화학흡착성능. 분극특성등을 비교하여 최적조건을 확립하였다. 또한 line broading법에 의해 carbon에 담지된 Ag입자크기는 최고 240°A이었으며 SEM을 통해 표면 morphology를 관찰하였고 EDAX로 Ag입자의 분산을 확인하였다.

콜로이드 방법에 의한 알칼리형 연료전지용 산소극 촉매 개발

이홍기 ( Hong-ki Lee ),윤선호 ( Sun-ho Yun ),김형진 ( Hyung-jin Kim ),이주성 ( Ju-seong Lee ) 한국공업화학회 1992 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1992 No.0

알칼리형 연료전지는 적용가능한 촉매범위가 넓어 귀금속인 백금촉매를 사용하지않고도 높은 출력전압을 얻을수 있으며 인산형 연료전지에 비해 수명이 길고 에너지효율이 높은 장점이 있어 군용 우주선의 전원장치로서 독특한 영역을 구축하고 있다. 이러한 알칼리형 연료전지의 산소극의 촉매로는 Raney silver, Doped silver 또는 카본을 지지체로하여 여기에 백금을 담지시켜 사용하고 있다. 본 연구는 colloidal method에 의해 은촉매를 카본에 담지시켰으며 계면활성제의 첨가효과, 담지시의 교반시간 및 수율, 열처리온도 등에 대한 은입자의 응집 현상을 고찰하였으며 이를 이용하여 다공성전극을 제작한뒤 성능을 평가하여 최적의 담지조건을 확립하였다. 먼저 지지체로 사용된 카본을 초음파분산기로 분산시킨 결과 분산시간이 길어짐에 따라 입자크기는 20㎛에서 5.07㎛로 감소하는 경향을 나타냈으나, 재응집현상에 의한 interparticle pore가 증가하는 것을 확인하였다. O₂-chemisorption 과 half cell로 전극성능을 측정한 결과 200Å 의 입자크기를 갖는 은촉매로 전극을 제작하였을때 가장 우수한 특성을 나타내었으며 이때 입자 간의 거리는 약 450Å정도였다. 또한 현재 산소극에 사용되는 여러가지 촉매를 제조한뒤 이를 이용하여 전극성능을 비교검토한 결과 콜로이드 방법에 의해 카본에 은촉매를 담지시킨것이 가장좋은 결과를 나타냈으며 본결과는 카본에 백금촉매를 담지시킨것과 전기화학특성이 거의 동일한 결과를 얻었다.

알칼리형 연료전지용 산소극의 전기화학적 특성고찰 - 콜로이드 방법에 의한 카본블랙상 은촉매담지 -

이홍기,이주성 ( Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1992 공업화학 Vol.3 No.4

콜로이드 방법에 의해 은입자를 카본블랙에 담지시켜 알칼리형 연료전지의 산소극의 촉매로 사용하였다. AgN0_3와 NaBH_4의 혼합용액에 sodium dodecyl benzenesulfonate를 첨가하여 콜로이드 용액을 만들었고 이를 전기영동법으로 확인하였다. 입자크기에 대한 전극성능의 영향과 화학흡착을 고찰한 결과 200Å의 촉매로 제조한 전극이 가장 우수하였으므로 이를 위해 계면활성제의 첨가효과, 담지시의 교반시간과 담체로 사용되는 카본의 분산성에 따른 은입자의 응집현상을 검토하였다. 열처리 효과에 의한 입자 크기의 증가를 고려할 때 계면활성제의 첨가량을 10mg/ℓ으로 하고 9시간 교반하여 100Å의 입자크기를 갖는 촉매를 제조한 뒤 이를 이용하여 전극을 제작하는 것이 가장 좋았다. 또한 카본블랙을 초음파 분산기로 분산시키는 경우 30초 이후에는 재응집현상이 일어남을 알 수 있었다. Silver particles were impregnated on carbon black with colloidal method and used as catalyst for oxygen electrode in alkaline fuel cell. With the addition of sodium dodecylbenzenesulfonate in AgN0_3 and NaBH_4 solution, colloidal solution was made and confirmed with electrophoresis test. Effects of particle size on electrode performance were studied and 200Å of silver particle size shown the highest value of mass activity. The aggromeration of silver particle was influenced with surfactant amount, stirring time and heat treatment. Considering the increase of particle size caused of operating temperature, recommendable particle size of silver catalyst for manufacturing the electrode was 100Å. Dispersity of carbon black was investigated and reagglomeration was appeared after homogenizing 30 sec.

라니 니켈 촉매에 대한 알칼리형 연료전지용 수소극의 전극특성

이홍기,이주성 ( Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1992 공업화학 Vol.3 No.3

Raney nickel 촉매를 이용하여 알칼리형 연료전지의 수소극을 제작하였다. 700℃에서 소결한 Raney nickel로 제작한 수소극의 경우 가장 좋은 전극성능을 갖는 450mA/㎠의 전류밀도를 나타댔으며 이때의 평균촉매입자 크기는 90Å이었다. CO-chemisorption 측정 및 분극곡선과 Tafel slope를 통하여 PTFE의 첨가량에 대한 전극의 전기화학적 성능을 고찰하였다. CO-chemisorption 측정 결과 5wt%의 PTFE가 첨가되었을 메 최고값을 갖는 것이 확인되었으나 전극에서의 전류밀도와 Tafel slope를 비교한 결과 10wt%의 PTFE를 첨가하는 경우가 가장 적당함을 알았다. Raney nickel제조시 nickel과 aluminum의 함량비는 60:40의 경우에 가장 좋은 전극 특성을 나타내었으며 담지량은 0.25g/㎠ 의 경우가 적당하였다. 전극제조시 촉매층의 press압 및 촉매층과 기체확산층과의 접합시의 press압에 대한 영향도 검토하였다. 또한 촉매의 표면 구조를 SEM으로 관찰하였으며 활성화시간 및 열처리 온도 등 여러가지 조건에 대한 전극의 영향도 고찰하였다. Raney nickel was used as catalyst in the hydrogen electrode for an alkaline fuel cell. The hydrogen electrode manufactured with the Raney nickel catalyst which was sintered at 700℃ was found to have the highest electrode performance. Using the Raney nickel powder of average particle size 90Å for the electrode, the current density which had been measured was 450mA/㎠ at 80 ℃ using 6N KOH solution as an electrolyte. The effects of PTFE addition were investigated with CO-chemisorption, polarization curves and Tafel slope. CO-chemisorption had shown the optimum value when the Raney nickel was mixed with 5wt% of PTFE, but from the current density and Tafel slope at porous Raney nickel electrode, the appropriate value of PTFE addition was 10wt% . Recommendable Ni and Al portion for Raney nickel was 60 : 40 and loading amount was 0.25g/㎠. Also the influence of pressing pressure for manufacturing catalytic layer and for junction with gas diffusion layer was examined. The morphology of catalysts surface was investigated with SEM. The influence of reactivation time and heat-treatment temperature were also studied.

알칼리형 연료전지용 다공성 니켈수소극의 촉매특성개선

이홍기,이주성 ( Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1992 공업화학 Vol.3 No.2

알칼리형 연료전지의 수소극을 제작하기 위해 니켈을 사용하였다. 분극곡선을 측정한 결과 최적의 전해질 농도와 운전온도 조건은 6N KOH와 80℃였다. 다양한 양의 PTFE현탁액을 첨가하여 제조한 수소 극에서의 전도도와 겉보기기공도 및 전류밀도를 비교한 결과 10wt%의 PTFE를 첨가하는 경우가 가장 적당함을 알았다. CO화학흡착량으로부터 표면적을 구했으며 10wt%의 PTFE를 침적시키고 340℃에서 소결시켜 제조한 수소극적 경우 200mA/㎤이상의 전류밀도를 나타내었다. 전극의 표면구조를 SEM으로 관찰하였고 cold pressing, hot pressing, rolling 및 calendering방법 등의 전극제작방법에 따른 전기화학적 특성을 고찰하였다. Nickel was used as a catalyst for the hydrogen electrode in alkaline fuel cell. The optimum electrolyte concentration and recommendable operating temperature identified from polarization curves were 6N KOH and 80℃, respectively. Comparing the conductivity, apparent porosity and current density at porous hydrogen electrode manufactured with various PTFE additions, the proper content of PTFE was 10wt% . Chemisorption was carried out to define the appropriate surface area. The electrode produced with 10wt % of PTFE and sintered at 340℃ showed more than 200mA/㎤ of current density. The morphology of electrode surface was investigated with SEM. Cold pressing, hot pressing, rolling and calendering methods were carried out for manufacturing the electrode, and electrochemical characteristics for each method was studied.

연구발표논문초록 ( 공업화학 (Ⅲ) ) : 친핵성 용매하에서 전도성 Polypyrrole 의 전해합성

이홍기,신성호,이주성 ( Hong Ki Lee,Sung Ho Shin,Ju Seong Lee ) 한국화학공학회 1988 춘계학술발표회 Vol.- No.-

연구발표초록 ( 공업화학 ) : Alkaline 형 연료전지용 Raney Nickel 수소극에 관한 연구

윤선호,이홍기,이주성 ( Sun Ho Yun,Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국화학공학회 1992 춘계학술발표회 Vol.- No.-

알칼리형 연료전지용 수소극의 촉매 특성과 조촉매의 영향

윤선호,이홍기,이주성 ( Sun Ho Yun,Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.2

알칼리형 연료전지의 수소극 촉매로 사용되는 Raney 니켈의 제조방법과 조촉매 첨가에 따른 전극특성을 전기화학적 방법을 통하여 고찰하였다. Raney 니켈은 소결온도를 700℃로 하고 니켈 대 알루미늄의 함량비를 중량비 60:40으로 하여 제조한 것이 전극성능이 우수하였다. 조촉매로 티타늄을 첨가하면 촉매활성과 전극특성이 증가함을 알았으며 특히 2w/o의 티타늄이 첨가된 전극이 2.4A/g의 가장 우수한 질량활성을 갖고 있었고 이때의 촉매의 평균 입자크기는 5.8㎛ 였다. 임퍼던스법에 의해 전극반응의 거동을 평가하였으며 티타늄이 2w/o 첨가된 전극에서의 저항값과 capacity를 측정한 결과 0.3Ω㎠, 0.42F/㎠을 나타내었다. The preparation method of Raney nickel catalyst and the effect of promoter for the hydrogen electrode in alkaline fuel cell were investigated with electrochemical methods. The best electrode performance was observed with the Raney nickel which was obtained at 700℃ of sintering temperature and 60:40 of nickel:aluminum. As titanium was added for promoter, the activity of catalyst and characteristic of electrode was improved. Especially, the electrode containing 2w/o of titanium showed the maximum mass activity of 2.4A/g and its mean particle size was 5.7㎛. The resistance and capacitance of the electrode containing 2w/o of titanium, measured with AC impedance spectroscopy, were calculated to the 0.3Ω㎠ and 0.42F/㎠, respectively.

연구논문 - 환경 / 무기 : 알칼리형 연료전지용 산소극의 전기화합적 특성고찰

심중표,이홍기,이주성 ( Joong Pyo Shim,Hong Ki Lee,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1994 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1994 No.1