Part1. Electrochemical reduction of carbon dioxide to formate, Pat2. Development of Pt porous electrode for carbonation process
Part1. 전기화학적인 방법을 통한 이산화탄소의 포름산염으로의 전환, Part2. 무기탄산화 과정을 위한 다공성 Pt 전극 개발
- 주제(키워드) 도움말 이산화탄소 , 포르산염 , 전기화학 , 무기탄산화
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 신운섭
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000052453
- 본문언어 한국어
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초록/요약 도움말
[Part1]The electrochemical reduction of carbon dioxide to formate was conducted using dental amalgam which was minimized the toxicity of mercury. The electroplating of mercury on the dental amalgam electrode surface was essential to minimize the hydrogen gas evolvution and maximize the formate production. The developed electrode showed the high faradaic efficiency of CO2 to formate and stable operation. Both of H-type cell and flow cell systems were used for electrochemical reduction of CO2. The faradaic efficiency of CO2 reduction was different at different experimental conditions. However, the mercury modified dental amalgam was stable during the operation. The effect of electrolyte was studied and potassium bicarbonate was the best for CO2 reduction. [Part2] Carbonation process of carbon dioxide has been considered to be a long-term storage technology of large amount of CO2. The electrochemical reactor is composed of two parts – cathode where hydrogen evolves and anode where hydrogen oxidizes. For saving the energy required for the overall reaction, the overvoltage should be minimized at each electrochemical reaction. To lower the overvoltage, the Pt catalyst was deposited on porous substrate such as carbon paper or Ni-foam by using electrochemical or replacement coating method. The overvoltage for hydrogen evolving reaction was measured to be 300 ~ 400 mV at 50 mA/cm2 in a neutral solution (0.5 M NaHCO3). The hydrogen oxidation reaction was performed in acidic solution (0.1 M HCl) and the Nafion/SiO2 composited was coated on Pt porous electrode to improve the selectivity to hydrogen gas. The overvoltage for hydrogen oxidation reaction was measured few or no at 5 mA/cm2 of current density.
more초록/요약 도움말
Part 1. 수은의 유해성을 최소화하기 위해 치과용 아말감을 전극 물질로 도입하여 이산화탄소를 전기화학적으로 포름산염으로 전환하였다. 전기분해 시 수소 기체의 발생을 최소화하고 이산화탄소에 대한 반응 선택성을 높이기 위하여 수은으로 만든 치과용아말감전극의 표면을 개질하였다. 이와 같이 개발한 전극은 이산화탄소를 포름산염으로 전극의 부식 없이 매우 안정적이며 높은 전류 효율로 전환하였다. H-type cell 과 Flow cell 시스템을 활용하여 이산화탄소의 환원에 관한 기초 연구를 수행하였다. 전류 효율은 전기분해시 전류밀도, 용액의 조성, pH 등의 조건에 따라 차이가 남을 확인할 수 있었으나 전극은 변형 없이 안정적으로 작동함을 확인할 수 있었다. 다양한 전해질에 대하여 전기분해를 실시한 결과 중탄산칼륨을 전해질로 사용했을 때가 가장 효율을 보였다. Part 2. 이산화탄소의 무기탄산화 반응은 대량으로 이산화탄소를 처리할 수 있다는 측면에서 주목을 받고 있다. 전기화학 반응기는 수소 기체를 발생시키는 환원 전부와 생성된 수소 기체를 산화시키는 산화전극부로 구성된다. 각각의 전극 반응에 드는 에너지를 최소화해야만 무기탄산화 반응의 전체 반응에 필요한 에너지를 최소화 할 수 있다. 이를 위해 수소 발생 뿐 아니라 수소산화를 잘 시키는 Pt 촉매를 다공성 기질에 전착시켜 전극으로 활용하였다. 전기화학적 방법을 활용하여 다공성 Pt/PANI/C 전극과 replacement 코팅 방법을 통해 Pt/Ni foam 전극을 제작하였다. 다공성 Pt 전극을 환원 전극으로 활용하여 중성 용액에서 전류 밀도 50 mA/cm2 에서 300 ~ 400 mV 의 과전압에서 수소 기체를 발생시켰다. 산화 전극 반응은 산성 용액 조건에서 진행하였으며 반응의 선택성을 높이기 위해 Nafion/SiO2 composite 으로 표면을 개질하여 사용하였으며 5 mA/cm2 조건에서 과전압 없이 수소 산화 반응이 일어나는 것을 확인하였다.
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