바나는건 오직 하나 - 편집 역사

21che8: /* 설계 사양 */

2021-12-20T00:41:28Z

‎설계 사양

21che8: /* 제품의 요구사항 */

2021-12-20T00:40:41Z

‎제품의 요구사항

21che8: /* 2. Randles-Sevcik Equation */

2021-12-17T06:06:15Z

‎2. Randles-Sevcik Equation

21che8: /* 개발 과제의 배경 */

2021-12-17T06:05:11Z

‎개발 과제의 배경

21che8: /* 1. Cyclic Voltammetry */

2021-12-17T05:59:35Z

‎1. Cyclic Voltammetry

21che8: /* 향후계획 */

2021-12-17T05:13:32Z

‎향후계획

21che8: /* 향후계획 */

2021-12-17T05:13:22Z

‎향후계획

21che8: /* 완료작품의 평가 */

2021-12-17T05:12:54Z

‎완료작품의 평가

21che8: /* 3. SEM */

2021-12-17T05:12:16Z

‎3. SEM

21che8: /* 2. Randles-Sevcik Equation */

2021-12-17T05:11:19Z

‎2. Randles-Sevcik Equation

@@ 137번째 줄: / 137번째 줄: @@
 ====설계 사양====
-* Cyclic Voltammetry 기기를 활용하여 peak area를 계산함으로써 GF의 표면적 증가 정도 확인
+* Cyclic Voltammetry 기기를 활용하여 peak area를 계산함으로써 GF의 표면적 증가 정도를 확인한다.
-* SEM 기기를 활용하여 전극 효율 증가 정도의 타당성 분석
+* SEM 기기를 활용하여 전극 효율 증가 정도의 타당성을 분석한다.
 ===개념설계안===

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 ===설계사양===
 ====제품의 요구사항====
-* ESS에서 주목받고 있는 VRFB에 사용되는 GF 전극의 표면 개선
+* ESS에서 주목받고 있는 VRFB에 사용되는 GF 전극의 표면을 개선한다.
-* 전기화학적 Exfoliation을 활용하여 GF의 표면적 증가
+* 전기화학적 Exfoliation을 활용하여 GF의 표면적을 증가시킨다.
 ====설계 사양====

← 이전 판		2021년 12월 17일 (금) 06:06 판
188번째 줄:		188번째 줄:

	Randles-Sevcik Equation은 Electro-active area를 확인할 수 있는 식으로 A 값이 높을수록, 전자 전달이 전극 표면에서 더 잘 일어난다는 것을 뜻한다. Randles-Sevcik Equatin을 통해 electro-active area와 peak current 간의 상관관계를 파악할 수 있었고, 그 결과 peak current가 증가할수록 electro-active area도 커진다는 것을 확인했다.		Randles-Sevcik Equation은 Electro-active area를 확인할 수 있는 식으로 A 값이 높을수록, 전자 전달이 전극 표면에서 더 잘 일어난다는 것을 뜻한다. Randles-Sevcik Equatin을 통해 electro-active area와 peak current 간의 상관관계를 파악할 수 있었고, 그 결과 peak current가 증가할수록 electro-active area도 커진다는 것을 확인했다.
−

	'''1) 전압별 Data (1M / 7V, 8V, 9V / 300s)'''		'''1) 전압별 Data (1M / 7V, 8V, 9V / 300s)'''

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 * VRFB란, 물 성분의 수계 전해질을 사용해 화재 위험성이 없으며 LIB에 대비 2배 이상의 수명을 가져 차세대 배터리로 주목받아왔다. 또한, LIB와 비교해 인체 유해성 위험도도 낮으며, 에너지 저장부인 저장탱크를 따로 설계하기 때문에 용량 설계를 유연하게 할 수 있고, 대용량화에도 용이하다.
-[사진추가]
+[[파일:ㄱㄷㄱㄷ.jpg|500픽셀|섬네일|가운데|VRFB의 구조 및 충&방전 과정]]
 * 이와 같은 VRFB는 화재 발생 가능성이 적고, 전해액의 안정성이 높기 때문에 ESS 시장에서 주목받고 있다. 또한, 각국의 기후변화협약에 따라 신재생에너지원으로부터 생산된 에너지를 효과적으로 저장하기 위한 ESS의 수요는 증가할 것으로 보인다.

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 [[파일:ㅈㅇ.jpg|300픽셀|섬네일|가운데|전압별 CV 그래프]]
-[사진]
+[[파일:ㅈㅇㅈㅇ.jpg|300픽셀|섬네일|가운데|전압별 △E와 Peak area Data]]
 전압별 data를 살펴봤을 때 △E 값은 큰 차이가 발생하지 않았다. 하지만, peak area 값에서는 9V에서 Exfoliation 시킨 전극이 제일 높게 나타났다.
@@ 179번째 줄: / 179번째 줄: @@
 [[파일:ㅅㄱ.jpg|300픽셀|섬네일|가운데|시간별 CV 그래프]]
-[사진]
+[[파일:ㅅㄱㅅㄱ.jpg|300픽셀|섬네일|가운데|시간별 △E와 Peak area Data]]
 시간별 data를 살펴봤을 때에도 △E 값은 큰 차이가 발생하지 않았다. 하지만 peak area 값에서는 300초 동안 Exfoliation 시킨 전극이 제일 높게 나타났다.

@@ 242번째 줄: / 242번째 줄: @@
 ===향후계획===
 * 본 연구에서 GF 전극의 표면에 물리적인 결함을 가해 표면적을 넓혀 반응 효율을 높여보았다. Shao-Horn 박사 연구팀은 그래핀의 기저면과 가장자리면에 존재하는 산소 관능기들과 바나듐과의 상호작용 결과, 기저면엔 결함이 없는 형태를 가지면서 동시에 가장자리면에만 선택적으로 기능화된 그래핀이 우수하다는 연구를 진행하였다. 이를 토대로 본 연구방법처럼 전극 자체에 결함을 가해 반응 효율을 향상시키는 것 외에도 바나듐 산화/환원 반응이 주로 일어나는 방향을 바꿈으로써 전류효율을 향상시켜보는 방법으로도 추가연구가 가능할 것이다.
-* 본 연구에서 황산수용액을 사용하여 GF 전극의 exfoliation을 진행하였다. 카르복실기와 할로젠이온을 활용한 Exfoliation 연구를 진행할 수 있다. CAS의 YAN 박사 연구팀은 황산과 질산을 기반으로 산처리를 함으로써 탄소나노튜브에 표면결함을 형성하여 산소 작용기를 도입하였고, 카르복실기가 하이드록실기보다 상대적으로 바나듐의 산화/환원 반응에 효과적이었다는 결과를 보고하였다. 따라서 전해질의 조건을 카르복실기가 포함된 전해질 용액으로 바꿔 실험을 진행해보는 추가연구도 가능할 것이다.
+* 본 연구에서 황산수용액을 사용하여 GF 전극의 Exfoliation을 진행하였다. 카르복실기와 할로젠이온을 활용한 Exfoliation 연구를 진행할 수 있다. CAS의 YAN 박사 연구팀은 황산과 질산을 기반으로 산처리를 함으로써 탄소나노튜브에 표면결함을 형성하여 산소 작용기를 도입하였고, 카르복실기가 하이드록실기보다 상대적으로 바나듐의 산화/환원 반응에 효과적이었다는 결과를 보고하였다. 따라서 전해질의 조건을 카르복실기가 포함된 전해질 용액으로 바꿔 실험을 진행해보는 추가연구도 가능할 것이다.

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 * 본 연구를 통해 복잡한 방법이 아닌 단순히 전극에 전압을 가해주는 전기화학적 방법으로도 Graphite Felt 전극의 표면 개선이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
 * Graphite Felt 전극에 층간 삽입된 SO4(2-)의 환원반응을 유도해 SO2가 발생하여 빠르게 빠져나오며 층간 결합에너지를 떨어뜨려 defect를 발생시키는 가설을 Cyclic Voltammetry와 SEM을 통해 검증하였다.
-* 결과적으로 전압별, 시간별 data를 통해 9V에서 제일 전류효율이 좋고, exfoliation 시간이 길어질수록 반응은 더욱 잘 일어나나 실험 조건하에서는 300초가 Graphite Felt의 표면적을 증가시키는 최적의 조건이라는 것을 찾을 수 있었다.
+* 결과적으로 전압별, 시간별 data를 통해 9V에서 제일 전류효율이 좋고, Exfoliation 시간이 길어질수록 반응은 더욱 잘 일어나나 실험 조건하에서는 300초가 Graphite Felt의 표면적을 증가시키는 최적의 조건이라는 것을 찾을 수 있었다.
 ===향후계획===
 * 본 연구에서 GF 전극의 표면에 물리적인 결함을 가해 표면적을 넓혀 반응 효율을 높여보았다. Shao-Horn 박사 연구팀은 그래핀의 기저면과 가장자리면에 존재하는 산소 관능기들과 바나듐과의 상호작용 결과, 기저면엔 결함이 없는 형태를 가지면서 동시에 가장자리면에만 선택적으로 기능화된 그래핀이 우수하다는 연구를 진행하였다. 이를 토대로 본 연구방법처럼 전극 자체에 결함을 가해 반응 효율을 향상시키는 것 외에도 바나듐 산화/환원 반응이 주로 일어나는 방향을 바꿈으로써 전류효율을 향상시켜보는 방법으로도 추가연구가 가능할 것이다.
 * 본 연구에서 황산수용액을 사용하여 GF 전극의 exfoliation을 진행하였다. 카르복실기와 할로젠이온을 활용한 exfoliation 연구를 진행할 수 있다. CAS의 YAN 박사 연구팀은 황산과 질산을 기반으로 산처리를 함으로써 탄소나노튜브에 표면결함을 형성하여 산소 작용기를 도입하였고, 카르복실기가 하이드록실기보다 상대적으로 바나듐의 산화/환원 반응에 효과적이었다는 결과를 보고하였다. 따라서 전해질의 조건을 카르복실기가 포함된 전해질 용액으로 바꿔 실험을 진행해보는 추가연구도 가능할 것이다.

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 [[파일:셈2.jpg|500픽셀|섬네일|가운데|전압별 GF 전극 SEM (7V 300s, 9V 300s)]]
-먼저 7V와 9V의 전압으로 300초간 exfoliation 시킨 전극의 SEM을 살펴보면 7V exfoliation 전극에서는 섬유 가닥에 변화가 없는 것을 확인할 수 있고, 9V exfoliation 전극에서는 섬유 끝 가닥이 여러 부분으로 갈라진 형태를 확인할 수 있다.
+먼저 7V와 9V의 전압으로 300초간 Exfoliation 시킨 전극의 SEM을 살펴보면 7V exfoliation 전극에서는 섬유 가닥에 변화가 없는 것을 확인할 수 있고, 9V Exfoliation 전극에서는 섬유 끝 가닥이 여러 부분으로 갈라진 형태를 확인할 수 있다.
-이를 통해 섬유 끝가닥이 갈라져 반응할 수 있는 표면적이 넓어졌고, 9V로 exfoliation을 시켰을 때 확연히 높은 peak area를 기록한 이유를 파악할 수 있다.
+이를 통해 섬유 끝가닥이 갈라져 반응할 수 있는 표면적이 넓어졌고, 9V로 Exfoliation을 시켰을 때 확연히 높은 peak area를 기록한 이유를 파악할 수 있다.
 '''2) 시간별 SEM 비교 (pristine, 9V 300s, 9V 600s)'''
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 [[파일:셈3.jpg|600픽셀|섬네일|가운데|시간별 GF 전극 SEM (Pristine, 9V 300s, 9V 600s)]]
-다음으로 pristine, 9V의 전압으로 300초, 600초 동안 exfoliation 시킨 전극의 SEM을 살펴보면 오랜 시간 exfoliation을 시킬수록 섬유 끝 가닥이 갈라진 부분을 더 많이 확인할 수 있다. 하지만 그렇게 되면 9V 600s에서 가장 높은 peak area가 기록되어야 하는데 그렇지 않았다. 이유를 고찰해보기 위해 300초와 600초의 갈라진 섬유 가닥을 확대해보았다.
+다음으로 pristine, 9V의 전압으로 300초, 600초 동안 Exfoliation 시킨 전극의 SEM을 살펴보면 오랜 시간 Exfoliation을 시킬수록 섬유 끝 가닥이 갈라진 부분을 더 많이 확인할 수 있다. 하지만 그렇게 되면 9V 600초에서 가장 높은 peak area가 기록되어야 하는데 그렇지 않았다. 이유를 고찰해보기 위해 300초와 600초의 갈라진 섬유 가닥을 확대해보았다.
 [[파일:셈4.jpg|500픽셀|섬네일|가운데|시간별 GF 전극 SEM (9V 300s, 9V 600s) - x150]]
-다음의 확대한 SEM 사진을 보면 600초 동안 exfoliation 시킨 전극의 섬유 가닥 끝에 막이 생긴 것을 확인할 수 있다. 9V의 전압을 300초 걸어줬을 때는 섬유의 edge 부분에 작용기들을 형성시키고 exfoliation 시키면서 전극 효율이 증가하지만, 전압인가 시간이 늘어남에 따라 발생한 산소 작용기들이 서로 반응하고 단면 자체를 녹여서 막을 형성했다고 생각한다. 이로 인해 exfoliation로 인한 표면적 증가 등의 긍정적인 요인보다 생성된 막이 오히려 표면적을 낮춰버리는 부정적인 영향이 커져서 전류생성이 적어졌다고 볼 수 있다.
+다음의 확대한 SEM 사진을 보면 600초 동안 Exfoliation 시킨 전극의 섬유 가닥 끝에 막이 생긴 것을 확인할 수 있다. 9V의 전압을 300초 걸어줬을 때는 섬유의 edge 부분에 작용기들을 형성시키고 Exfoliation 시키면서 전극 효율이 증가하지만, 전압인가 시간이 늘어남에 따라 발생한 산소 작용기들이 서로 반응하고 단면 자체를 녹여서 막을 형성했다고 생각한다. 이로 인해 Exfoliation로 인한 표면적 증가 등의 긍정적인 요인보다 생성된 막이 오히려 표면적을 낮춰버리는 부정적인 영향이 커져서 전류생성이 적어졌다고 볼 수 있다.
 ==결과 및 평가==

← 이전 판		2021년 12월 17일 (금) 05:11 판
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−	측정한 CV data를 활용해 electro-active area 값을 전압별, 시간별로 계산해본 결과 전압별로는 9V, 시간별로는 300초에서 값이 가장 높게 나타난 것을 확인했다. 이를 통해 반응할 수 있는 표면적이 증가해 전자 전달이 더 잘 일어나는 ~~exfoliation~~ 조건(9V, 300s)을 파악했다.	+	측정한 CV data를 활용해 electro-active area 값을 전압별, 시간별로 계산해본 결과 전압별로는 9V, 시간별로는 300초에서 값이 가장 높게 나타난 것을 확인했다. 이를 통해 반응할 수 있는 표면적이 증가해 전자 전달이 더 잘 일어나는 Exfoliation 조건(9V, 300s)을 파악했다.

	====3. SEM====		====3. SEM====