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오늘 본 자료
박덕혜,김요섭,이우준,이학주,이슬기,박경원 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
화석 연료의 무분별한 사용은 환경 문제를 야기했다. 이를 해결하기 위한 대책으로 수소 에너지에 주목하고 있다. 현재 대부분의 수소 생산은 화석 연료 기반인 부생 수소와 추출 수소에 의존하지만, 수전해 방법으로 수소를 생산한다면 더 근본적인 해결법이 될 수 있다. 하지만 상용화된 촉매인 이리듐 산화물이나 루세늄 산화물의 경우 높은 활성을 띄지만 비싼 가격과 낮은 내구성이 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 니켈 인화물의 경우 산소 발생 반응에서 저렴한 가격과 높은 활성이 특징이지만, 아직까지는 낮은 전기전도도와 안정성에서 문제가 있다. 본 연구에서는 Ni-Pd-P로 이원 인화물을 사용해 이 리듐 산화물과 비슷한 OER 활성을 띄었고, 산소 환원 반응, 메탄올 산화 반응에서도 좋은 활성을 보이고 있다. 한 공정으로 만들어진 촉매를 수전해와 연료전지 촉매에 둘 다 이용가능 하다면, 제일 큰 단점이었던 가격 측면에서 큰 이점이 될 것으로 생각된다.
Sb-doped SnO<sub>2</sub> support for Pt catalyst in Methanol Electrooxidation
이슬기,박경원,박덕혜,이우준,이학주 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
현재 친환경에너지 발생 장치로 Fuel Cell의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 소형화가 가능한 연료전지에는 상용화 단계에 있는 PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)와 알코올이 연료로 사용되고 DAFC가 있다. 연료전지의 촉매로 사용되고 있는 Pt의 Support로 표면적이 넓고, 전기전도도가 높으며 Mesoporous한 구조를 가진 탄소가 많이 사용되고 있다. 하지만 탄소는 물과 산소와 반응을 하여 부식이 일어나 연료전지의 수명을 단축시키게 된다. 부식되는 것을 방지하기 위해 산화물인 SnO<sub>2</sub>를 Support로 사용하였다. SnO<sub>2</sub>는 반도체 성질을 가지고 있어 Sb로 도핑을 하여 비표면적을 넓혀주었으며, 전자이동도를 증가시켜 전기전도도도 향상을 시켜주었다. Antimony가 도핑 된 Tin Oxide(ATO)를 Support로 사용을 하였고, ATO의 열처리 온도에 따른 산화환원(ORR)과 알코올 산화(MOR,EOR) 비교 평가를 하였다. Support로 전기전도도가 좋고 부식이 일어나지 않는 ATO는 Support로 촉망받는 재료가 될 것이다.
이우준,박경원,박덕혜,이학주,이슬기 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
최근 친환경 에너지 발전에 대한 수요가 높아짐에 따라 연료전지가 각광받고 있다. 그중에서도 저온에서 운전되며, 전류밀도 및 효율이 높은 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자 전해질 연료전지의 촉매로는 Carbon Support 위에 Pt 나노입자를 담지한 Pt/C 촉매가 많이 사용되고 있다. 하지만 Pt/C 촉매의 낮은 내부 식성 때문에 상용화에 있어 여러 가지 문제가 발생하고 있다. 특히 Carbon Support의 부식으로 인하여 Pt 나노입자가 Aggregation/Sintering 되어 촉매의 내구성을 크게 저하시킨다. Pt/C 촉매의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Carbon Support를 대체하는 Metal Oxide Support에 대한 연구가 진행되고 있으며, 본 연구에서는 안정성이 뛰어난 Niobium(V) Oxide를 Support로 Carbon과 함께 사용하는 촉매에 대한 연구를 진행하였다. Niobium(V) Oxide의 강한 금속 결합으로 Pt의 Aggregation을 방지하고, Carbon의 내부식성을 강화하여 안정성이 뛰어난 Pt/Nb2O5/C 촉매를 설계하였다.
Sb-doped SnO<sub>2</sub> (ATO-Antimony Doped Tin Oxide) as a support for Pt catalyst (Pt/ATO)
이슬기,박경원,박덕혜 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
현재 PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)에서 Pt의 Support로 표면적이 넓고, 전기전도도가 높으며 Mesoporous한 구조를 가진 탄소가 많이 사용되고 있다. 하지만 탄소는 물과 산소와 반응을 하여 부식이 쉽게 일어나서 Catalyst의 성능을 감소시키며, 연료전지의 수명도 단축시키게 된다. 부식이 되는 것을 방지하기 위해 산화물인 TiO2를 Support로 사용하였다. 반도체 성질을 가지고 있는 TiO2에 Sb로 도핑하여 SnO2입자표면에 흡착부위가 생기게하여 비표 면적을 넓게 해주었으며, 전자이동도를 증가시켜 전기전도도까지 향상시켜 주었다. Pt의 Support로 Antimony가 도핑 된 Tin Oxide (ATO)를 사용하였다. 또한 ATO의 열처리 온도에 따른 산화환원 비교 평가도 진행하였다. Support로 비표면적이 넓고 전기전도도가 좋으며 부식이 일어나지 않는 ATO는 Support로 촉망받는 재료가 될 것이다.
이학주,박경원,박덕혜,이슬기,이우준 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
전 세계적으로 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지원으로 수소에 주목을 하고 있다. 이에 따라 전기를 사용해 물을 분해하여 수소를 발생시키는 친환경 수전해 방법이 각광받고 있다. 그 중에서도 저온에서 운용되며 수소생산속도가 빠른 Alkaline 수전해가 주목을 받고 있다. 특히 수전해의 효율을 증가시키기 위해 복잡한 매커니즘을 가지며 에너지 손실이 많이 발생하는 OER(Oxygen Evolution Reaction)에 관해 연구가 많이 진행되고 있다. 수전해의 Anode에서 주로 귀금속 산화물이 많이 사용되는데 매장량과 가격에서 문제점을 가지고 있다. 이 문제점을 극복하기 위해서 매장량이 풍부하고 가격이 저렴한 전이금속 산화물인 Cobalt와 Nickel에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 각각의 mono metal oxide보다 전기전도도, 촉매적 활성이 더 좋은 binary metal oxide에 Iridium 을 도핑하는 연구를 진행하였다. Hydrothermal method를 이용한 합성과정에서 nano size의 비표면적이 높은 촉매를 합성하고 alkaline 환경에서 전기화학 평가를 진행하였다.
전기화학적 산화반응을 이용한 생활밀착형 VOCs 저감기술개발
박경원,문상현,이슬기,박덕혜,이용수,박정순,곽정필,한상범 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
국내에서 보고된 실외 공기질과 미세먼지 평균노출농도에서 매우 취약한 것으로 나타난다. 특히 대기오염물질 배출량을 보면 휘발성 유기화합물(VOCs)의 배출이 국내 대기오염 배출량의 25% 정도로 높은 비율을 차지하고 있으며, 이러한 대기오염을 발생시킬 수 있는 유기화합물은 그 자체로도 환경 및 인체에 직접적으로 유해하지만, 대기 중에서 광화학반응에 참여하여 광화학산화물 등 2차 오염물을 생성하여 대기오염을 더욱 심각하게 만들 수 있다. 따라서 이를 제거하거나 저감하기 위한 기술 개발이 필요하며, 본 연구에서는 기존에 많이 사용되고 있던 흡착방법을 사용하는 대신 전기화학적 방법을 이용하여 강력한 산화제 용액을 제조하였고, 제조한 산화제 용액을 활용하여 음식점 및 미용실에서 발생되는 VOCs 물질을 산화시켜 제거할 수 있는 기술에 대해 개발하고자 하였다. 특히, 과산화수소(산화제) 발생용 나노 구조 전극을 토대로 산화제 제조용 Stack과 Scrubber 개발을 목표로 하였다. 또한, 미용실과 음식점에서 사용할 수 있는 VOCs용 저감장치를 이용한 현장평가를 실시하였으며, 이를 통해 현장에서 발생하는 VOCs 배출계수를 계산하여 실제로 제작한 stack과 scrubber를 현장에 적용하여도 문제가 되지 않는지 확인하였다.
Jae-Sung Jang,김민철,김지환,박덕혜,Seong-Nam Lee,박유연,김민하,변정현,손정인,박경원 한국공업화학회 2023 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.117 No.-
Lithium-oxygen batteries (LOBs) are next-generation electrochemical power sources with significantlyhigh capacities and energy densities. In particular, Li2O2 produced during charging exhibits a low electrical conductivity and insolubility, which leads to low energy efficiency in LOBs. Thus, various catalysts arestudied to solve essential problems such as the sluggish decomposition rate of Li2O2. In this study, a redoxpolymeric catalyst (RPC-FePc) is fabricated on an air electrode by combining iron(Ⅱ) phthalocyanine(FePc) as the redox mediator and polyvinylidene fluoride as the binder. The RPC-FePc applied to liquidelectrolyte- and gel polymer electrolyte-based LOBs exhibit improved electrochemical properties, thatis, increased cycling efficiencies and a reduced IR drop, compared to an RPC-free LOB