[논문]수소발생용 Ni-Zn-Fe 합금 전극의 간헐적 작동에 따른 비활성화 특성

한지민; 김종원; 배기광; 박주식; 정성욱; 정광진; 강경수; 김영호

doi:10.7316/khnes.2020.31.1.8

수소발생용 Ni-Zn-Fe 합금 전극의 간헐적 작동에 따른 비활성화 특성
Intermittent Operation Induced Deactivation Mechanism for HER of Ni-Zn-Fe Electrode for Alkaline Electrolysis 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.31 no.1, 2020년, pp.8 - 22

한지민 (한국에너지기술연구원) , 김종원 (한국에너지기술연구원) , 배기광 (한국에너지기술연구원) , 박주식 (한국에너지기술연구원) , 정성욱 (한국에너지기술연구원) , 정광진 (한국에너지기술연구원) , 강경수 (한국에너지기술연구원) , 김영호 (충남대학교 응용화학공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we investigated the deactivation characteristics of Ni-Zn-Fe electrodes due to intermittent operation in alkaline water electrolysis. To find suitable method to accelerate deactivation of electrode, the accelerated stress-test (AST) which repeated on/off step was performed with constant current/voltage control. The AST under constant voltage control is suitable to deactivate electrode so it were selected to investigate deactivation of electrode. The AST which repeated on/off step in range of -1.3 V and 0 V was performed and the relationship between oxidation current and electrode deactivation in the off step was investigate. As results, it was confirmed that the nickel and zinc on electrode surface were oxidized due to anodic current which occurred at off step.

주제어

표/그림 (27)

표 Table 1. Composition of electrodeposition baths (g/L)
그림 Fig. 1. Operation conditions of accelerated stress-test with constant current control
그림 Fig. 2. Operation conditions of accelerated stress-test with constant voltage control
그림 Fig. 3. Enlarged graph of accelerated stress-test with con-stant current control for 150 cycle at 25°C in 25 wt% KOH
그림 Fig. 4. Full graph of accelerated stress-test with constant current control for 150 cycle at 25°C in 25 wt% KOH
그림 Fig. 5. Cathodic potentiodynamic polarization recorded before and after accelerated stress-test with constant current control as scan rate of 0.2 mV/s
그림 Fig. 6. SEM image of the Ni-Zn-Fe electrode (a) before accel-erated stress-test (AST) (×500 magnification), (b) before AST (×1,000 magnification), (c) after constant voltage control AST for 150 cycle (×500 magnification), (d) after constant voltage control AST for 150 cycle (×1,000 magnification)
그림 Fig. 7. Comparison of the chemical composition quantification on electrode surface by EDS: (a) before accelerated stress-test (AST), (b) after constant current control AST for 150 cycle
그림 Fig. 8. Enlarged graph of accelerated stress-test with con-stant voltage control for 150 cycle at 25℃ in 25 wt% KOH
그림 Fig. 9. Full graph of accelerated stress-test with constant voltage control for 150 cycle at 25℃ in 25 wt% KOH
그림 Fig. 10. Cathodic potentiodynamic polarization recorded before and after accelerated stress-test with constant voltage control as scan rate of 0.2 mV/s
그림 Fig. 11. SEM images of electrode surface after constant voltage control accelerated stress-test: (a) ×500 magnifica-tion, (b) ×1,000 magnification
그림 Fig. 12. Cathodic potentiodynamic polarization recorded before and after 1^st cycle of accelerated stress-test as scan rate of 0.2 mV/s
표 Table 2. Comparison of the chemical composition quantifica-tion on electrode surface of electrode before and after 150^th cycle of test by EDS
그림 Fig. 13. Pourbaix diagram of zinc¹⁵⁾
그림 Fig. 14. Rate of change of current density in each cycle
표 Table 3. Comparison of the chemical composition quantifica-tion on electrode surface of electrode before and after 1^st cycle of accelerated stress-test by EDS
그림 Fig. 15. Process of electrode deactivation in accelerated stress-test
그림 Fig. 16. Integral area of anodic current density in the off step
그림 Fig. 17. The amount of charge of oxidation current in the off step
그림 Fig. 18. Comparison of the chemical composition quantifica-tion on electrode surface of electrode before and after 1^st, 60^th and 150^th cycle of test by EDS
그림 Fig. 19. Results of cyclic voltammetry performed every 10 cycle of accelerated stress-test in the operating voltage range (-1.3 V~0 V vs. Hg/HgO)
그림 Fig. 20. Pourbaix diagram of nickel¹⁸⁾
그림 Fig. 21. XRD pattern of Ni-Zn-Fe electrode surface: (a) before accelerated stress-test, (b) after 1^st cycle, (c) after 60^th cycle and (d) after 150^th cycle of accelerated stress-test
그림 Fig. 22. Changes in composition of zinc at particular cycle: (a) by EDS, (b) by ICP-OES
표 Table 4. Concentration of components in electrolyte by ICP-OES
그림 Fig. 23. Line scan analysis of cross section of electrode treat-ed with ion milling: (a) before accelerated stress-test (AST), (b) after 150^th cycle of AST (① substrate, ② coating layer)

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수소의 이점은 무엇인가?	수소는 에너지원으로 사용하였을 때 공해물질이 거의 배출되지 않는 청정에너지이며 단위 중량당 에너지가 141.9 J/Kg으로, LPG와 LNG 등에 비해 무려 3배나 크다는 이점을 가진다1). 수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 물로부터 생산될 수 있으며, 다양한 수소 생산 방법 중에서 물을 전기분해하여 수소를 제조하는 방법을 수전해라 한다.
	수전해란 무엇인가?	9 J/Kg으로, LPG와 LNG 등에 비해 무려 3배나 크다는 이점을 가진다1). 수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 물로부터 생산될 수 있으며, 다양한 수소 생산 방법 중에서 물을 전기분해하여 수소를 제조하는 방법을 수전해라 한다. 수전해는 기술의 신뢰도와 성숙도가 가장 높고, 물을 직접 분해하여 수소를 생산하기 때문에 오염물질의 배출이 거의 없어 현재 많은 연구가 이뤄지고 있다2).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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