초록 ▼

국내산 왕겨를 수세, 건조 한 후, attrition mill로 미분쇄하여 425 ㎛ 크기로 만든 다음, 이 분말을 질소 분위기 (300 ml/min.)에서 700 ℃로 2시간 열처리하였다. 이 탄화된 분말에 KOH, NaOH, K₂CO₃, Na₂CO₃를 첨가하여 paste 로 만든 다음, 2차 활성화 실험을 900 ℃에서 2시간, 질소 분위기에서 실시하였다. 그런 다음 여러 번 증류수에서 세척하고, 최종적인 활성탄을 얻었다.
실험결과, 1차 탄화

국내산 왕겨를 수세, 건조 한 후, attrition mill로 미분쇄하여 425 ㎛ 크기로 만든 다음, 이 분말을 질소 분위기 (300 ml/min.)에서 700 ℃로 2시간 열처리하였다. 이 탄화된 분말에 KOH, NaOH, K₂CO₃, Na₂CO₃를 첨가하여 paste 로 만든 다음, 2차 활성화 실험을 900 ℃에서 2시간, 질소 분위기에서 실시하였다. 그런 다음 여러 번 증류수에서 세척하고, 최종적인 활성탄을 얻었다.
실험결과, 1차 탄화 왕겨와 KOH 를 중량비로 1:2로 혼합한 후, 또 KOH의 10 %에 해당하는 K₂CO₃첨가한 왕겨 paste에서 매우 높은 비표면적 (1982 m²/g)과 비정전 용량을 (179F/g)을 얻을 수 있었다. 그러나 오직 KOH 만을 넣고 같은 조건에서 실험 한 경우에는 1793 m²/g의 비표면적과 145 F/g 의 비정전 용량을 보였다. 또한 전력밀도에서는 19.44 Wh/kg 과 16.54 Wh/kg을 얻었다. 이러한 결과는 비록, 6 M KOH 용액의 전해질에서 측정한 것이지만, 일반 시중에서 시판되는 일본 Kuraray 사 제품 것보다 우수하다고 판단된다.; 26 F/g( RP-20), 23 F/g (YP-50F)
NaOH를 이용한 경우에는 KOH에 비하여 비표면적, 비정전 용량등에서 떨어지는 결과를 보였다. 따라서 왕겨 활성탄을 제조 할 경우, KOH 알카리를 사용하는 것이 좋다고 판단된다.

Abstract ▼

The rice husk (RH) from Hyunduk industry production (Korea) was used as the starting material. First, the RH was washed with DI water in the ultrasonic cleaner and dried in the oven at 60℃ for 24hours. Then the dried rice husk was milled at 700rpm for 30 minutes by the attrition milling with alumina

The rice husk (RH) from Hyunduk industry production (Korea) was used as the starting material. First, the RH was washed with DI water in the ultrasonic cleaner and dried in the oven at 60℃ for 24hours. Then the dried rice husk was milled at 700rpm for 30 minutes by the attrition milling with alumina balls (Ø 2 mm, 5 mm). The milled samples were sieved through standard testing sieve with aperture 425 μm. The sieved RH was then carbonized at 700℃ for 2hours in the presence of nitrogen. (300 ml/min.) The next step was chemical activation of the carbonized product by strong corrosive at high temperature to create porous structure. A various weight ration of KOH: charcoal was used at different temperature and time in order to get the adequate conditions for the activation of rice husk. The specific surface area of activated carbon is increased with the increased ratio of KOH:charcoal from 1:1 to 4:1. The highest surface area (1,792 m²/g) was measured at the condition of KOH:charcoal 1:2 and 900 ℃ for 3 hours heat treatment.
The next experiment was designed the paste with treatment of microwave in order to get the more effective surface of activated carbon. The charcoal from rice husk was treated with KOH with the ratio of 1:1 to 1:4 with and without microwave for 3 to 5 min. And then the samples were heat treated at 700℃ to 900℃ for 3 hours. As a result, the specific surface area of activated carbon is increased with microwave treatment and the highest surface area was measured at the condition at 800℃ for 3 hours activation with microwave (1,504 m²/g).
The final experiment was done with KOH, NaOH and combination of (NaOH+10%Na₂CO₃ ,KOH+10%K₂CO₃ ) as the activating reagent. In particular, the black carbonized RH was soaked in activating reagent solution with a weight ratio of 2:1 (KOH/sample, NaOH/sample, (NaOH+10%Na₂CO₃)/sample and (KOH+10%K2CO3)/sample). The activation temperature was 900 ℃ for 1 to 3 hours.
In addition, electrochemical measurements were performed in a Protentiostat-Galvanostat (Model 273A) at room temperature using 6M KOH solution as electrolyte. All experiments were carried out in a typical system three-electrode cell with Hg/HgO (1M NaOH) as reference electrode, commercial activated carbon Maxorb msc-30 as counter electrode and the prepared working electrode. The SBET considerably increased from 1793 to 1982m²/g when the samples prepared by soaking in KOH and combination of (KOH+K₂CO₃) are compared.
The specific capacitance of the electrodes decreased with the increase of scan rate. The specific capacitance of electrode ACKK9312 (179 F/g) was higher than that of other electrodes. This value of specific capacitance is compatible to that of the active carbon from coconut shell (Kuraray Chemicals, YP-50; 35 F/g).

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• Summary ... 17
• CONTENTS ... 19
• 목 차 ... 22
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 25
• 제 1절 연구개발의 목적 ... 25
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 25
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 37
• 제 1 절 국내 기술 개발 현황 ... 37
• 제 2 절 해외 기술 개발 현황 ... 40
• 제 3 절 국내외 기술 개발에서 차지하는 위치 ... 43
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 46
• 제1절 KOH를 이용한 왕겨 활성탄 제조 실험 방법 및 결과 ... 46
• 제 2절 Microwave 에너지를 이용한 왕겨 활성탄 제조 실험 ... 56
• 제 3 절 복합 알카리 용액을 이용한 왕겨 활성탄 제조 실험 ... 66
• 제 4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 74
• 제 1절 연도별 연구개발 목표 및 달성도 ... 74
• 제 2 절 연구 개발 성과 ... 79
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용 계획 ... 81
• 제 1절 왕겨 탄화 및 기업화 방안 ... 81
• 제 2 절 왕겨의 규소화 를 사업화하기 위한 추가 연구 ... 90
• 제 6장 왕겨의 해외 기술 정보 ... 92
• 제 1절 왕겨 탄화에 관한 정보 ... 92
• 제 2절 왕겨 규소화에 관한 정보 ... 93
• 제 7장 연구 시설 ∙ 장비 현황 ... 94
• 제 8장 참고 문헌 ... 95
• 끝페이지 ... 98