리튬이차전지 음극용 석유계 피치로 코팅된 천연 흑연의 전기화학적 특성

김근중 ( Geun Joong Kim ) , 조윤지 ( Yoon Ji Jo ) , 이종대 ( Jong Dae Lee )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 672~678페이지(총7페이지)

리튬이차전지용 음극재로서 피치로 코팅된 천연흑연의 전기화학적 특성이 조사되었다. 천연흑연과 피치의 혼합물을 1000 ℃에서 소성하여 음극재를 제조하였다. 다양한 연화점의 피치가 탄소전구체로 사용되었다. 제조된 음극재의 물리적 특성은 TGA, SEM, PSA 및 BET로 분석하였다. 피치의 연화점이 증가할수록 코팅 층의 두께가 증가하였고, 비표면적이 감소하였다. 초기 충·방전 효율, 사이클, 순환전압전류, 속도 특성 및 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 조사하였다. 연화점 250 ℃의 피치로 탄소 코팅된 천연흑연은 초기 방전용량 361 mAh/g과 쿨롱 효율 92.6%을 보였다. 또한 출력 특성(5 C/0.2 C)은 코팅되지 않은 천연흑연에 비해 1.6배 향상되었으며, 0.5 C로 진행된 사이클 테스트에서 50 사이클 후 90%의 용량 유...

TAG Natural graphite, THF, Pitch, Lithium ion battery, Anode

활성탄을 이용한 아닐린 블루의 흡착평형, 동역학 및 열역학 파라미터에 대한 해석

이종집 ( Jong Jib Lee )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 679~686페이지(총8페이지)

수용액으로부터 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착 평형, 동역학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 아닐린 블루의 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 통해 해석하였다. Langmuir 모델이 다른 모델들 보다 등온 데이터에 더 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리계수(RL=0.036~0.068)는 활성탄에 의한 아닐린 블루의 흡착 공정이 효과적인 처리방법이 될 수 있음을 나타냈다. 흡착속도상수는 유사일차속도 모델, 유사이차속도 모델 및 입자내 확산 모델에 적용하여 구하였다. 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착속도실험 결과는 유사이차 반응속도식에 잘 따랐...

TAG Aniline blue, Dye adsorption, Adsorption kinetic, Adsorption, Thermodynamic parameter

순환유동층 로내 탈황을 위한 국내 석회석의 마모 및 소성 특성

김예빈 ( Ye Bin Kim ) , 강서영 ( Seo Yeong Kang ) , 서수빈 ( Su Been Seo ) , 길상인 ( Sang In Keel ) , 윤진한 ( Jin Han Yun ) , 이시훈 ( See Hoon Lee )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 687~694페이지(총8페이지)

순환유동층 연소로에서 탈황을 위하여 사용되는 석회석의 거동을 분석하기 위하여 국내에서 생산되는 석회석의 마모 및 소성 반응 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 열중량분석기 및 ASTM D5757-95 마모 시험기를 이용하였다. 순환유동층 내의 석회석의 입도는 입자-입자, 입자-반응기 외벽의 충돌에 따른 마모와 소성 반응에 따라 변화하게 된다. 국내에서 공급된 석회석 시료들은 상용 순환유동층 보일러에서 이용가능하나 석회석들 간의 마모 및 평균 입도 변화는 서로 다르게 나타났다. 또한 순환유동층 보일러의 조업온도인 850 ℃에서 진행된 소성 반응도 석회석 별로 차이가 나타났다. 특히 입자의 크기가 증가할수록 소성 반응에 필요한 시간이 증가함을 확인하였다. 더불어 소성된 석회석 시료는 20% 이상 비산입자를 많이 배출하였다.

TAG Circulating fluidized bed, Limestone, Attrition, Calcination

안트라퀴논과 템포 활물질 기반 수계 유기 레독스 흐름 전지에서의 멤브레인 효과

이원미 ( Wonmi Lee ) , 권용재 ( Yongchai Kwon )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 695~700페이지(총6페이지)

본 연구에서는 유기물인 안트라퀴논(AQDS)와 템포(TEMPO) 를 활물질로 사용하고 N 중성 전해질 기반 수계 유기레독스 흐름전지 성능이 멤브레인에 따라 어떻게 영향을 받는지 분석하였다. 안트라퀴논과 템포 모두 중성 전해질인 염화칼륨(KCl) 전해질에 대해 높은 전자전달성(0.068 V의 산화 반응 및 환원 반응의 피크 전위차) 및 셀전압(1.17 V)을 얻을 수 있었다. 성능비교를 위해 사용한 멤브레인으로, 상용 양이온 교환막 중 하나인 Nafion 212를 사용하였을 때, 0.1M 활물질을 1 M 염화칼륨 전해질에 용해해서 작동한 레독스 흐름전지 완전지 테스트를 통해, 전류효율 97%, 전압 효율 59%의 성능을 나타내었지만, 방전 용량(discharge capacity)은 4 사이클에서 0.93 Ah·L^-1로 ...

TAG Anthraquinone, TEMPO, Aqueous organic redox flow battery, Neutral supporting electrolyte, Membrane

알칼라인 조건에서의 산소발생반응을 위한 N-doped NiO 촉매

이진구 ( Jin Goo Lee ) , 전옥성 ( Ok Sung Jeon ) , 설용건 ( Yong Gun Shul )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 701~705페이지(총5페이지)

알칼라인 조건에서의 산소발생 반응(oxygen-evolution reaction: OER)은 다양한 에너지 시스템에 중요한 반응으로 여겨지고 있다. 큰 overpotential을 감소시키기 위해 다양한 촉매들이 개발되고 있으며, 그 중 NiO는 높은 활성도에 대한 가능성으로 인해 연구가 활발하게 진행되고 있다. 촉매의 표면에서 OER에 대한 메커니즘은 정확하게 규명되지는 않았지만, 산화물 촉매에서 Ni 또는 O vacancy와 같은 결함들은 많은 전기화학반응에서 활성점으로 여겨진다. 따라서, 본 연구에서는 nitrogen을 ethylenediamine을 이용하여 NiO의 O위치에 치환하여 Ni vacancy를 형성하고 그로 인해서 OER의 activity와 내구성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 분석해 보았다.

TAG Nitrogen doping, Nickel oxide, Oxygen-evolution reaction, Durability

미세유체시스템 제작을 위한 3D 프린팅 방식 및 소재 별 표면특성 비교

배서준 ( Seo Jun Bae ) , 임도진 ( Do Jin Im )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 706~713페이지(총8페이지)

본 연구에서는 미세유체 시스템 제작에 적합한 3D 프린팅 방식 및 소재 별 표면특성 분석을 통해 각 응용 사례에 적합한 프린터 및 소재 선정에 가이드라인을 줄 수 있는 기초 연구를 수행하였다. 가장 보편적으로 사용되는 적층 방식과 해상도가 상대적으로 높은 광경화 방식에 대해 프린팅 방식과 소재에 따른 표면 특성을 살펴보았다. 적층 방식의 프린트물은 소재에 무관하게 후처리 전에는 친수성 특성을 보이나 아세톤 증기에 의한 후처리 후에는 소수성 특성을 보임을 확인할 수 있었다. SEM을 이용한 표면 조도 관찰을 통해 이러한 접촉각의 변화가 후처리에 의한 표면의 결 구조의 제거에 기인한 것임을 확인하였다. 광경화식 프린트물은 적층식 대비 친수성의 특성을 보였으나 소수성 코팅을 이용해 표면 개질이 가능함을 실험적으로 확인하였다. 두 프린팅 방식 중 투명한 재...

TAG 3D printing, Microfluidics, Contact angle, Surface roughness, Transparency

니켈 촉매상에서 에탄올의 환원성 아민화반응에 의한 에틸아민 제조 : 담체의 영향

정예슬 ( Ye-seul Jeong ) , 신채호 ( Chae-ho Shin )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 714~722페이지(총9페이지)

산·염기성질이 다양하게 존재하는 담체(SiO₂-Y₂O₃, Al₂O₃, SiO₂-ZrO₂, SiO₂, TiO₂, MgO) 상에 17 wt% Ni을 고정한 상태에서 함침법을 사용하여 촉매를 제조하여 수소 존재 하에 에탄올과 암모니아의 환원성 아민화 반응에 대한 촉매 활성을 비교 평가하였다. 반응 전후에 있어 사용된 촉매는 X-선 회절, 질소 흡착, 에탄올-승온탈착(EtOH-TPD), 이소프로판올-승온탈착(IPA-TPD), 수소 화학흡착을 사용하여 특성분석을 수행하였다....

TAG Ethanol, Ethylamine, Amination, Support, Ethanol-TPD, IPA-TPD

Onset of Buoyancy-Driven Convection in a Fluid-Saturated Porous Layer Bounded by Semi-infinite Coaxial Cylinders

( Min Chan Kim )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 723~729페이지(총7페이지)

산·염기성질이 다양하게 존재하는 담체(SiO₂-Y₂O₃, Al₂O₃, SiO₂-ZrO₂, SiO₂, TiO₂, MgO) 상에 17 wt% Ni을 고정한 상태에서 함침법을 사용하여 촉매를 제조하여 수소 존재 하에 에탄올과 암모니아의 환원성 아민화 반응에 대한 촉매 활성을 비교 평가하였다. 반응 전후에 있어 사용된 촉매는 X-선 회절, 질소 흡착, 에탄올-승온탈착(EtOH-TPD), 이소프로판올-승온탈착(IPA-TPD), 수소 화학흡착을 사용하여 특성분석을 수행하였다....

TAG Stability, Porous medium, Buoyancy-driven convection, Coaxial cylinder

미세유체 채널 내에서 열영동에 의한 입자이동 제어

소주희 ( Ju-hee So ) , 구형준 ( Hyung-jun Koo )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 730~734페이지(총5페이지)

열영동은 매질의 온도 구배에 의해 입자가 이동하는 현상이다. 본 논문에서는 미세유체 채널에서 입자의 열영동 현상에 대해서 논의한다. 흐름이 없는 비유동 채널에서 열원인 백금 와이어에 가해지는 전압에 비례해서 열영동에 의한 마이크로 입자의 이동이 더 크게 나타남을 확인하였다. 전압에 따른 백금 와이어 주변 온도 변화는 Callendar-van Dusen 식을 이용하여 예측하였다. 동일한 시스템에서 나노 입자의 열영동 현상을 관찰한 결과, 나노 입자도 마이크로 입자와 유사한 열영동 거동을 보임을 확인하였다. 마지막으로 Y 모양 미세유체 채널을 제작하고 백금 와이어 열원을 채널 내에 설치하여, 채널을 흐르는 현탁액 내의 입자의 열영동 현상을 구현하고, 이를 기반으로 현탁액의 흐름을 제어할 수 있음을 보인다.

TAG Thermophoresis, Microfluidic channels, Microparticles, Nanoparticles, Transport

파상형 이온 선택 표면상의 전기와류 불안정성

이효민 ( Hyomin Lee )  한국화학공학회, Korean Chem.Eng.Res.(화학공학) [2019] 제57권 제5호, 735~742페이지(총8페이지)

이온 선택성 표면이 가지는 파상구조와 전기와류 불안정성 간의 전기동역학적 상호작용을 수치해석을 통하여 연구하였다. 유한요소법을 이용하여 전기장-이온 이동현상-유동장을 완전결합 해석을 하였다. 이를 통해 파상구조가 제공하는 전기와류 생성 기작인 Dukhin’s mode의 유효성 및 역할을 제시하였다. Runinstein’s mode와 경쟁관계에 놓이는 Dukhin’s mode는 (i) 과한계 영역으로의 전이 전압을 낮춰주고 (ii) 혼돈계인 과한계 영역에서 전류를 비선형적으로 증가시켜준다. 또한, (iii) 전기와류 불안정성에서 발생하는 비효율적 혼합의 원인인 고주파수 Fourier 성분을 배제하여 전기와류의 혼합 효율을 상승시켜 준다. 결론적으로, 본 연구에서 제시한 기작은 전기투석, 화학전지 등의 이온 선택성 이동현상 시스템에 대한 에너지 ...

TAG Electroconvective instabilitym Ion-selective transport, Undulation, Direct numerical simulation

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