[논문]Glassy Carbon 전극에서 염소의 산화/환원 반응특성 연구

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윤달성 (한국원자력연구원) , 백승우 (한국원자력연구원) , 김시형 (한국원자력연구원) , 김택진 (한국원자력연구원) , 김광락 (한국원자력연구원) , 심준보 (한국원자력연구원) , 정재후 (한국원자력연구원) , 안도희 (한국원자력연구원)

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본 연구는 500℃의 LiCl-KC₁ 용융염에서 GC 양극전극 표면에 일어나는 C₁VC₁₂ 반응의 kinetic data를 얻기 위해 수행되었다. 용융염 내에 염소 기체의 분압을 일정하게 유지시키기 위해 working 전극 주변으로 pyrex tube를 설치하였으며, 먼저 C산화 반응 후, 이로 인해 전극 주변에 생성된 CI2 gas를 환원시키는 방법으로 Tafel plot 을 하였다.
양극재료는 Glassy Carbon, Graphite, Pyrolytic graphite 등의 불활성 전극이 후보재료로 선정되었으며, 각 전극 재료에 따라 전극표면에서 일어나는 반응의 열역학적 특성 및 전해반응에 미치는 영향을 규명하기 위한 실험이 진행되고 있다. 본 연구에서는 Glassy Carbon을 양극재료로 선택하여 양극 전극 표면에서 일어나는 사ilorine evolution 반응과 reduction반응의 메커니즘을 알아보고 Tafel plot 으로부터 kinetic parameter를 계산해 보았다.

얻기 위해 수행되었다. 용융염 내에 염소 기체의 분압을 일정하게 유지시키기 위해 working 전극 주변으로 pyrex tube를 설치하였으며, 먼저 C산화 반응 후, 이로 인해 전극 주변에 생성된 CI2 gas를 환원시키는 방법으로 Tafel plot 을 하였다. Tafel slop으로부터 exchange current density, i0 값을 구할 수 있었으며, 낮은 과전압범위의 linear polarization slop으로부터 양론계수 V를 계산 할 수 있었다.

2에서와 같이 Cell 내부에 전극을 배치하였으며, 전극주변에 Ch gas를 효율적으로 bubbling 시키기 위해 GC전극주변을 pyrex tube로 둘러쌓다. Ch gas evolution 반응을 충분히 한 후 CV curve를 二 려본 결과 Fig. 3과 같이 C₁₇C₁₂ peak이 뚜렷하게 나타났으며, C₁₇C₁₂ redox 전위가 1.2V 근처인 것을 확인하였다. Tafel plote 1.

앞으로의 연구에서는 Graphite, Pyrolytic graphite등의 양극재료에 대해서도 kinetic data 를 구해야 하며, quartz cell 내부를 밀봉하고 내부압력을 조절하여 일정한 염소기체 분압에서 kinetic data를 계산하여야 정확한 값을 얻을 수 있을 것이다. 또한 식(4)로부터 구한 값을 Impedence 방법을 이용하여 구할 수 있으며 이들 값을 비교 할 수 있을 것이다.

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