산화티타늄피막의 광 전기분해 특성에 대한 연구

조병원(Byung Won Cho),이응조(Eung Cho Lee),윤경석(Kyung Suk Yun),박성용(Seong Yong Park),조원일(Won Il Cho) 한국수소및신에너지학회 1990 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.2 No.1

Pure titanium rods were oxidized by anodic oxidation, furnace oxidation and flame oxidation and used as a electrode in the photodecomposition of water. The maximum photoelectrochemical conversion efficiency(n) was found for flame oxidized electrode (1200℃ for 2 min in air), 0.8%. Anodically oxidized electrodes have minimum photoelectrochemical conversion efficiencies, 0.3%. Furnace oxidized electrode (800℃ for 10min in air) has 0.5% photoelectrochemical efficiency and shows a bandgap energy of about 2.9eV. The efficiency shows a parallelism with the presence of the metallic interstitial compound TiO_o+x(X<0.33) at the metal-semiconductor interface, the thickness of the suboxide layer and that of the external rutile scale.

연구발표논문초록 ( 전기화학 ) : 요오드이온 매체 아황산가스용액의 양극산화반응에 관한 연구

조병원(Byung Won Cho),윤경석(Kyung Suk Yun),정인재(In Jae Chung) 한국화학공학회 1987 추계학술발표회 Vol.- No.-

Mechanochemical Process로 제조된 LiCoO2의 전기화학적 특성

조병원 ( Byung Won Cho ),이중기 ( Joong Kee Lee ),이재룡 ( Jae Ryong Lee ),김수진 ( Su Jin Kim ),이관영 ( Kwan Young Lee ),나병기 ( Byung Ki Na ) 한국화학공학회 2008 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.46 No.1

리튬-철계 산화물 전극의 전기화학 거동 및 리튬의 화학확산 계수 측정

이정준,정원중,주재백,손태원,조원일,조병원,김형선,Lee Joung-Jun,Chong Won-Jung,Ju Jeh-Beck,Sohn Tai-Won,Cho Won-Il,Cho Byung-Won,Kim Hyung-Sun 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.4

본 연구에서는 리튬전지내 양극 재료로서 리튬철계 산화물을 제조하여 전극재료의 다양한 조성에 따른 전기화학적 특성을 고찰하고자 하였다 출발 물질인 $FeCl_3-6H_2O,\; NaOH,\;LiOH$를 혼합하여 저온으로 가열하여 층상의 $LiFeO_2$를 합성하였으며 출발 물질의 조성비를 바꾸어 그 영향을 조사하였다. 그 결과 NaOH의 첨가량이 증가할수록 전극의 용량은 감소하나 효율 및 용량의 감소율은 작아짐을 알 수 있었다. $NaOH/FeCl_3/LiOH$의 중량비를 2/1/7로 조성하여 합성하였을 때 가장 큰 용량을 보였으나 효율은 30회 순환 후 급격히 감소하였다. 층상의 $LiFeO_2$ 양극을 사용한 리튬 전지의 충방전 실험을 수행한 결과 이 셀은 1.5-4.5V의 범위에서 가역적임을 알 수 있었다 CPR방법을 사용하여 1M $LiPF_6/EC/DEC$ 전해질에서 확산계수를 측정하였다. 확산계수는 0.5<x<1에서 리튬의 양 x가 증가함에 따라 감소하였으며 그 값은 $10^{-11}cm^2/s$임을 알 수 있었다. Various compositions of iron oxide based materials as a cathode of lithium secondary battery have been fabricated and tested with electrochemical method. A layered form of $LiFeO_2$ was synthesized by mixing and heating the initial materials of $FeCl_3\;6H_2O,\;LiOH$ and NaOH at low temperature. The effect of changing the precursors composition was investigated. As a result, when increasing the additive amount of NaOH, the capacity of the electrode is decreased but the performance and declining rate of capacity became smaller. $LiFeO_2$ synthesized with the weight ratio of $NaOH/FeCl_3/LiOH,\;2/1/7$ showed the largest capacity, but the discharging efficiency was sharply decreased after 30 cycles. Charge-discharge tests of lithium cells with $LiFeO_2$ cathode having the layer structure were performed. This cell showed the reversibility in the range of 1.5-4.5V of cell voltage. By using CPR method, chemical diffusion coefficients were measured in 1M $LiPF_6/EC/DEC$ solution. The value of chemical diffusion coefficient decreased with increasing the lithium content x, In 0.5<x<1, and it was around $10^{-11}^cm^2/s$.

수산화(水酸化)알루미늄으로부터 Aluminum Oxalate의 합성(合成) 연구(硏究)

이화영,조병원,Lee, Hwa-Young,Cho, Byung-Won 한국자원리싸이클링학회 2009 資源 리싸이클링 Vol.18 No.4

수산화알루미늄을 원료물질로 하여 알루미늄 유기화합물인 aluminum oxalate 합성실험을 수행하였다. 이를 위해 국산 99.7% 순도의 수산화알루미늄을 옥살산으로 용해하는 방법으로 알루미늄 수용액을 제조하였으며, 실험결과 옥살산 농도 1.0 mole/l, 반응온도 $90^{\circ}C$에서 16시간 용해시 거의 100%에 가까운 용해율을 얻을 수 있었다. 알루미늄 수용액으로부터 aluminum oxalate를 합성하기 위해서는 ethanol/Al solution 혼합비율을 2.0이상으로 유지하여야 하는 것으로 나타났다. 또한, 90% 이상의 회수율을 얻기 위해서는 혼합액의 pH를 8.2이상으로 조절하여야 하는 것으로 나타났다. 합성반응을 통해 얻은 aluminum oxalate의 화학분석결과 $NH_4$ 14.5%, Al 7.18% 및 C 17.4%이었으며, 이의 화학식은 $(NH_4)_3Al(C_2O_4)_3$ $3H_2O$임을 확인할 수 있었다. The synthesis of aluminum oxalate, one of the aluminum organic compounds, has been performed using aluminum hydroxide as a raw material. For this aim, domestic aluminum hydroxide of 99.7% purity was dissolved by oxalic acid to produce an aqueous aluminum solution. As a result, it was found that aluminum hydroxide could be dissolved almost completely by the reaction with 1.0 mole/l oxalic acid solution at $90^{\circ}C$ for 16 hr. It was strongly required to keep the ratio of ethanol/Al solution more than 2.0 for the synthesis of aluminum oxalate from the aluminum solution. Furthermore, the pH should be controlled to be more than 8.2 in order to obtain the recovery of aluminum oxalate higher than 90%. From the chemical analysis of aluminum oxalate prepared in this work, the content of $NH_4$, Al and C was found to be 14.5, 7.18 and 17.4%, respectively. Accordingly, the aluminum oxalate synthesized from the aluminum solution was confirmed to be $(NH_4)_3Al(C_2O_4)_3$ $3H_2O$.

산화 티타늄 전극의 광학농도와 pH 에 따른 광전기화학적 특성

박성용,조병원,윤경석 ( Seong Yong Park,Byung Won Cho,Kyung Suk Yun ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.2

아크용융방법으로 준비한 Ti-5Bi 합금을 산화시켜 제조한 산화티타늄의 에너지변환효율(η_e)을 광학농도, 광에너지에 따라서 측정하였다. 그리고 광학농도 및 전해액의 pH변화에 따른 플랫-밴드전압변화를 측정하였다. 광학농도와 광에너지가 증가하면 에너지변환효율은 증가하였으며 광학농도 0.2W/㎠, 조사되는 빛의 에너지가 4.OeV에서 최대 에너지변환효율은 각각 3.2%, 13%로 나타났다. 에너지변환효율은 인가전압 의존성을 보여주었으며 0.5V의 전압을 인가하였을 경우 최대값을 보여주었다. 한편 전체 광전류의 발생은 산화티타늄 공핍충 내의 전자-정공쌍의 생성반응에 의해 율속되었다. 광학농도가 증가하면 플랫-밴드전압은 -0.065V/decade의 기울기를 나타내었으며 전해액의 pH가 감소하면 플랫-밴드전압은 양의 방향으로 이동하였으며 그 기울기 값은 0.059V/pH로 Nernst 식의 기울기 값과 일치하였다. Arc melted Ti-5Bi alloy was oxidized by thermal oxidation method. In the present study free energy efficiency(η_e) of titanium oxide electrode(TOE) was measured as a function of light intensity and light energy. Flat-band potential of TOE was measured as a function of the light intensity and the solution pH. The η_e of TOE increased with the increase of light intensity and light energy to maximum value of 3.2% and 13%, respectively, at 0.2W/㎠ and 4.OeV. The η_e was strongly dependent on the magnitude of the bias voltage. Maximum value was found at 0.5V bias. Photocurrent of TOE was controlled by electron-hole pair generation in depletion layer. The flat-band potential of the illuminated TOE shifted to -0.065V/decade with increasing light intensity. With the decrease of pH of electrolyte, flat-band potential shifted to anodic direction. The experimental slope was in good agreement with the Nernstian value of 0.059V/pH decade.

Li/V₆O₁₃ 리튬 폴리머 전지의 성능

김형선,조병원,윤경석,전해수,Kim, Hyung-Sun,Cho, Byung-Won,Yun, Kyung-Suk,Chun, Hai-Soo 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.2

The performance of The performance of $Li/V_6O_{13}$ cell and the electrochemical properties of polymer electrolyte based on poly(acrylonitrile)[PAN] was investigated. The ionic conductivity of polymer electrolyte showed $2.3{\times}10^{-3}S/cm$ and the compatibility with lithium electrode was excellent. Also, it showed the electrochemical stability up to 4.3V(vs. $Li^+/Li$). The cell reaction of $Li/V_6O_{13}$ was dominated by the interfacial resistance between $V_6O_{13}$ electrode and polymer electrolyte. The diffusion coefficient of lithium ion within $V_6O_{13}$ was $2.7{\times}10^{-9}{\sim}4.2{\times}10^{-8}cm^2/sec$. The utilization of $V_6O_{13}$ active material was 95% at C/8($50{\mu}A/cm^2$) and 82% at C/4($100{\mu}A/cm^2$), respectively. $Li/V_6O_{13}$ 전지의 성능과 poly(acrylonitrile)[PAN]계 폴리머 전해질의 전기화학적인 성질을 조사 하였다. 폴리머 전해질의 이온 전도도는 상온에서 $2.3{\times}10^{-3}S/cm$를 보였으며 리튬 전극과의 상용성도 우수하였다. 또한 4.3V(vs. $Li^+/Li$)까지의 전기화학적인 안정성이 있는 것으로 나타났다. $Li/V_6O_{13}$ 전지 반응은 $V_6O_{13}$ 전극과 폴리머 전해질간의 계면 저항이 지배적 이었다. $V_6O_{13}$내의 리튬 이온의 확산 계수값은 $2.7{\times}10^{-9}{\sim}4.2{\times}10^{-8}cm^2/sec$로 나타났다. $V_6O_{13}$ 활물질의 이용률은 C/8($50{\mu}A/cm^2$)에서 95%였으며 C/4($100{\mu}A/cm^2$)에서는 82%로 각각 나타났다.

PVC를 원료로 탄소코팅한 Mo₆S₈의 합성 및 전기화학적 특성

현시철,조병원,나병기,Si-Cheol Hyun,Byung-Won Cho,Byung-Ki Na 한국화학공학회 2023 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.61 No.3

Magnesium secondary batteries are attracting much attention due to their potential to replace conventionally used lithium ion batteries. Magnesium secondary battery cathode material Mo₆S₈ were synthesized by molten salt synthesis method and PVC as a carbon materials were added to improve electrochemical properties. Crystal structure, size and surface of the synthesized anode materials were measured through XRD and SEM. Charge-discharge profiles and rate capabilities were measured by battery test system. 2.81 wt% PVC coated sample showed the best rate capabilities of 85.8 mAh/g at 0.125 C-rate, 69.2 mAh/g at 0.5 C-rate, and 60.5 mAh/g at 1 C-rate.

산화티타늄 피막의 광 전기분해 특성에 관한 연구

박성용,조병원,주재백,윤경석,이응조 ( Seong Young Park,Byung Won Cho,Jeh Beck Ju,Kyung Suk Yun,Eung Cho Lee ) 한국공업화학회 1992 공업화학 Vol.3 No.1

광 전기분해시 양극으로 사용되는 산화티타늄 반도체 전극의 안정성을 증대시키고 효율향상을 위해서 순수한 티타늄 전극을 양극 산화법, 전기로 산화법, 불꽃 산화법으로 산화 피막을 제조하였으며 In을 Ti와 TiO_2소지에 전기도금을 한 후 전기로 산화법으로 혼합 산화물을 제조하였다. 또한 Al_2O_3와 NiO는 진공증착 방법을 이용하여 Ti 소지위에 증착시킨 후 전기로 산화법을 이용하여 흔합 산화물을 제조하였다. 에너지변환 효율(η)은 인가전위에 따라서 다른 값을 갖는데 0.6V로 계산하여 보면 1200℃의 불꽃으로 2분간 산화시킨 전극이 0.98%로 가장 큰 값을 가졌으며 양극 산화법으로 제조한 전극의 η는 0.14%로 작은 값을 보여 주었다. 한편 800℃ 전기로에서 17분간 산화시킨 전극의 η는 0.57%로 띠간 에너지는 2.9eV로 나타났다. 한편 In을 Ti 및 TiO_2 소지위에 전기도금시킨 전극의 η는 0.8%였으며 인가전위가 증가함에 따라서 η는 증가하였다. 그러나 Al_2O_3와 NiO를 Ti소지위에 진공증착시킨 전극의 η는 다른 전극들에 비해서 가장 낮은 값을 나타내었다. For the development of semiconducting photoelectrode to be more stable and efficient in the process of photoelectrolysis of the water, pure titanium rods were oxidized by anodic oxidation, furance oxidation and flame oxidation and used as electrodes. The Indium islands were formed by electrodeposition of In thin film on TiO_2 and Ti by electrodeposition. Also Al_2O_3 and NiO islands were coated on Ti by the electron-beam evaporation technique. The maximum photoelectrochemical conversion efficiency(η) was 0.98% for flame oxidized electrode(1200℃ for 2min in air). Anodically oxidized electrodes have photoelectrochemical conversion efficiency of 0.14%. Furnace oxidized electrode(800℃ for 10min in air) has 0.57% of photoelectrochemical efficiency and shows a band-gap energy of about 2.9eV. The In_2O_3 coated TiO_2 exhibits 0.8% of photoelectrochemical efficiency but much higher value of ηwas obtained with the increase of applied bias voltage. However, Al_2O_3 or NiO coated TiO_2 shows much low value of η. The efficiency was dependent on the presence of the metallic interstitial compound TiO_(O+X)(x<0.33) at the metal-semiconductor interface and the thickness of the suboxide layer and the external rutile scale.

Poly ( ethylene oxide ) - Li 계 고분자 전해질의 전기화학적 특성 및 물리적 성질

김형선,조병원,윤경석,전해수 ( Hyung Sun Kim,Byung Won Cho,Kyung Suk Yun,Hai Soo Chun ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.3

분자량이 큰 Poly(ethylene oxide)[PEO] 고분자에 LiClO₄, LiCF₃SO₃ 등의 리튬염과 ethylene carbonate(EC), propylene carbonate(PC) 등의 가소제를 고정화시킨 고분자 전해질의 전기화학적 특성 및 물리적 성질을 조사하였다. 가소제가 첨가된 PEO-Li계 고분자 전해질은 상온에서 10^(-4)S/㎝의 이온 전도도를 보였고 4.5 V(vs. Li^+/Li)까지 높은 전기화학적인 안정성을 나타냄으로써 리튬 2차전지에 적용 가능한 것으로 나타났다. 리튬염 및 가소제의 첨가에 따라 PEO의 결정상이 감소되었고 특히 LiClO₄, PC 등이 LiCF₃SO₃, EC 등에 비하여 더 효과적인 것으로 나타났다. 리튬염의 농도가 증가할수록 고분자 전해질의 유리전이온도(T_g)는 증가되었으며 반면에 융점온도(T_m)는 감소하는 것으로 나타났다. 가소제가 첨가된 고분자 전해질은 6℃에서 결정화 되었다. Electrochemical characteristics and physical properties of polymer electrolyte which immobilized lithium salts such as LiClO₄ and LiCF₃SO₃ and plasticizers such as ethylene carbonate(EC) and propylene carbonate(PC) in high molecular weight polyethylene oxide)[PEO] polymer was investigated. PEO-Li based polymer electrolyte with plasticizers showed ionic conductivity of 10^(-4)S/㎝ at room temperature and high electrochemical stability up to 4.5 V(vs, Li^+/Li), so it can be applied to lithium secondary battery. The crystallinity of PEO decreased with the addition of lithium salts and plasticizers, especially LiClO₄ and PC showed more effective than LiCF₃SO₃ and EC. Glass transition temperature(T_g) of polymer electrolyte increased with increasing lithium salt concentration whereas melting temperature(T_m) decreased. Polymer electrolyte with plasticizers crystallized at 6℃.