본 연구는 나노섬유를 제조하는데 빠르고 효과적인 전기방사법을 이용하여 PVA(Polyvinyl alcohol)와 AgNO3를 혼합하여 제조한 용액을 금속산화물 기반 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조하고 그 특성을 분석하였다. PVA/AgNO3 혼합 용액을 전기방사법을 이용하여 유리기판 위에 나노 섬유 구조체 형태로 방사하여 250 ℃에서 2 시간 동안 열처리 과정을 통해 전기 전도성이 향상된 은 나노 섬유 기반 투명 전극을 제조하였다. 제조된 투명전극은 four-point probe 장비를 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, UV - Vis spectrophotometer 를 이용하여 제조된 투명전극의 투과도를 확인하였다. 또한, Scanning Electron Microscopy (SEM)과 Energy Dispersive Spectrometer(EDS)를 통해 은 나노 섬유의 표면 특성과 성분을 확인하였다. 이러한 분석들을 통해, 전기 방사 시간에 따른 면 저항과 투과도의 최적화된 조건을 확인할 수 있었으며, 은 나노 섬유로 이루어진 투명 전극은 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하여 태양전지, 디스플레이, 터치스크린과 같은 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여주었다.

본 연구에서는 “이온젤” 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전 해질에 이온성 액체 BMIMBF4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전 고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특 성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었 다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료 되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다

리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite) 가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency) 이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile) 를 통해 확인하였다.

리튬 덴드라이트의 효과적인 억제를 위해 유/무기 복합체를 리튬메탈 전극의 보호층으로 사용하였다. 유기물로는 PVDF-HFP가 사용되었으며 무기물로는 TiO2가 사용되었다. 유기물로 사용된 PVDF-HFP는 높은 유연성을 가지는 고분자로서 무기물의 matrix 역할을 하며, 무기물로 사용된 TiO2 나노입자는 보호막의 기계적 강도와 이온전도성을 향상시켜주는 역할을 하였다. 합성된 보호막은 SEM, AFM, XRD를 통하여 PVDF-HFP matrix에 TiO2가 잘 분산되어 있는 형태인 것을 확인할 수 있 었다. 또한 전기화학적 분석 결과, 향상된 기계적 물성과 이온전도성으로 인해 polymer-inorganic composite은 비교 샘플(untreated 와 PVDF-HFP 보호층) 대비 100번째 사이클까지 80%의 높은 쿨롱 효율 및 20 mV 미만의 낮은 과전압을 나타내었다.

Recently, improvement in the conversion efficiency of silicon-based solar cells has been achieved by decreasing emitter doping concentration, because the lightly doped emitter can effectively prevent the recombination of electrons and holes generated by solar light irradiation. This type of emitter is very thin due to the low doping concentration, thus conductive materials (i.e., silver) used for front electrodes can easily penetrate the emitter during a firing process because of their large diffusivity in silicon. This results in junction leakage currents which might reduce cell efficiencies. In this study, Al2O3-coated Ag powders were synthesized by an ultrasonic spray pyrolysis method and applied to the conductive materials of the front electrode to control the junction leakage current. The Al2O3 shell obstructs the Ag diffusion into the emitter during the firing process. The powder is spherical with a core-shell structure and the thickness of the Al2O3 shell is tens of nanometers. Solar cells were fabricated using pure Ag powders or the Al2O3-coated Ag powder as front electrode materials, and the conversion efficiency and junction leakage current were compared to investigate the role of the Al2O3 shell during the firing processes.

The electrochemical performances of an asymmetric hybrid capacitor were investigated using LiFePO4 as the positive electrode and active carbon fibers(ACF) as the negative electrode. The electrochemical behaviors of a nonaqueous hybrid capacitor were characterized by constant current charge/discharge test. The specific capacitance using LiFePO4/ACF electrode turned out to be 0.87F/cm2 and the unit cell showed excellent cycling performance. This hybrid capacitor was able to deliver a specific energy as high as 178 Wh/kg at a specific power of 1,068 W/kg.

The power capacitors used as vehicle inverters must have a small size, high capacitance, high voltage, fast response and wide operating temperature. Our thin film capacitor was fabricated by alumina layers as a dielectric material and a metal electrode instead of a liquid electrolyte in an aluminum electrolytic capacitor. We analyzed the micro structures and the electrical properties of the thin film capacitors fabricated by nano-channel alumina and metal electrodes. The metal electrode was filled into the alumina nano-channel by electroless nickel plating with polyethylene glycol and a palladium catalyst. The spherical metals were formed inside the alumina nano pores. The breakdown voltage and leakage current increased by the chemical reaction of the alumina layer and PdCl2 solution. The thickness of the electroless plated nickel layer was 300 nm. We observed the nano pores in the interface between the alumina layer and the metal electrode. The alumina capacitors with nickel electrodes had a capacitance density of 100 nF/cm2, dielectric loss of 0.01, breakdown voltage of 0.7MV/cm and leakage current of 104μA.

2012년 현재, 국내 광공업 중 자동차 및 트레일러 제조업, 금속가공제품 제조업 등 금속가공을 필요로 하는 사업체는 전체 광공업 사업체 중 약 40%를 차지하고 있으며, 이와 같은 금속가공 과정에서 필요로 하는 것이 절삭유이다. 그러나 절삭유 내에는 50~80% 정도의 미네랄 오일 외에 amins, carboxylates, chlorine, glycols와 같은 부식방지제, 안정제, 습윤제, 극압 첨가제 등 20여종 이상의 화학성분이 다량 함유되어 있으며, 인체에 지속적으로 노출 시 호흡기 자극, 천식, 폐렴, 피부염, 모낭염 및 피부암 등을 일으키게 된다. 또한 고농도의 유기성분이 함유되어 있으며 유기성분 외에도 금속가공유 내 함유된 암모니아성 질소는 수생태계에 방류되면 부영양화 및 녹조현상과 같은 문제를 일으키며, 수중에서 산화반응을 하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 변화되면서 수계의 용존산소를 감소시켜 수계 내 오염을 일으켜 각별한 처리가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수용성 절삭유의 효율적인 처리를 위해 용성전극인 알루미늄과 SUS316전극을 이용하여 전극간격, 전압, NaCl 농도변화를 통해 암모니아성 질소 제거 효율에 미치는 영향을 검토하여, 전극 특성과 각 인자에 따른 제거양상을 비교하였다. 본 연구에서 사용한 시료는 수용성 절삭유 W1-1종을 초순수와 함께 5%(V/V) 희석하여 사용하였으며 성상은 Table 1과 같다. 장치구성은 반응조, 전극, 전원공급장치, 전압안정기(AVR)로 진행하였으며, 장치모식도는 다음 Fig. 1에 나타내었다.

Generally, metal working fluids (MWFs) are used to reduce friction in metalworking processes. In addition to mineral oils, MWFs contain many chemical substances, such as anticorrosive agents, extreme-pressure additives, and stabilizers, as well as high concentrations of organics and ammonia nitrogen. Accordingly, MWFs must be managed to advanced treatment for hydro-ecological conservation. This study investigated the removal efficiency of ammonia nitrogen from MWFs according to operating time, applied voltage, distance between electrodes, and NaCl concentration using aluminum in a batch-type reactor. The experimental results were as follows: First, without NaCl, removal efficiencies of ammonia nitrogen were 69.6%, 37.9%, and 22.7%, when the distance between electrodes was adjusted to 1, 4, and 7 cm, respectively, at 15 V for 60 min. Secondly, without NaCl, removal efficiencies of ammonia nitrogen were 49.5 and 90.9% when the voltage was adjusted to 5 V and 10 V, respectively, for 60 min and 94.6% at 15 V for 40 min. Lastly, with the addition of NaCl 10 mM, the removal efficiency of ammonia nitrogen was 40.3% and 11.5% greater than that of no addition of NaCl at 5 V for 60 min and at 10 V for 30 min.

Sediment works as a resource for electric cells. This paper was designed in order to verify how sediment cells work with anodic material such as metal and carbon fiber. As known quite well, sediment under sea, rivers or streams provides a furbished environment for generating electrons via some electron transfer mechanism within specific microbial population or corrosive oxidation on the metal surfaces in the presence of oxygen or water molecules. We experimented with one type of sediment cell using different anodic material so as to attain prolonged, maximum electric power. Iron, Zinc, aluminum, copper, zinc/copper, and graphite felt were tested for anodes. Also, combined type of anodes-metal embedded in the graphite fiber matrix-was experimented for better performances. The results show that the combined type of anodes exhibited sustainable electricity production for ca. 600 h with max. 0.57 W/㎡ Al/Graphite. Meanwhile, graphite-only electrodes produced max. 0.11 W/㎡ along with quite stationary electric output, and for a zinc electrode, in which the electricity generated was not stable with time, therefore resulting in relatively sharp drop in that after 100 h or so, the maximum power density was 0.64 W/㎡. It was observed that the corrosive reaction rates in the metal electrodes might be varied, so that strength and stability in the electric performances(voltage and current density) could be affected by them. In addition to that, COD(chemical oxygen demand) of the sediment of the cell system was reduced by 17.5∼36.7% in 600 h, which implied that the organic matter in the sediment would be partially converted into non-COD substances, that is, would suggest a way for decontamination of the aged, anaerobic sediment as well. The pH reduction for all electrodes could be a sign of organic acid production due to complicated chemical changes in the sediment.

Varing the flow velocity of solution and particle diameter, the mass transfer coefficient of the local electrode on current feeder has been measured in an empty flow reactor, an inert fluidized bed electrode reactor, and an active fluidized bed electrode reactor. It had its maximium value when the bed porosity was 0.6 to 0.65 and decreased with increasing the height of local electrode. The mass transfer coefficient was found to be high especially when bigger particle was fluidized. Electrochemical deposition of copper dissolved in the synthesized wastewater has been performed in the active fluidized bed electrode reactor. The deduction rate was higher than 90% and the residual concentration of copper decreased to less than 5ppm.