가스확산전극을 적용한 과산화수소 발생 전기분해장치 개발 및 성능 평가 (Development and Performance Evaluation of Electrolysis Device for Hydrogen Peroxide Generation Using Gas Diffusion Electrode)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 40권 / 10호 / 411 ~ 419페이지
· 저자명 : 이진희, 이기성, 김대원

초록

본 연구에서는 다목적 산화제인 과산화수소(H2O2)를 전기화학적으로 생산할 수 있는 가스확산전극(GDE) 및 전기분해장치를 개발하였다. GDE 개발을 위해 탄소계열 촉매인 카본블랙 및 카본나노튜브를 사용하였고, 바인더로 PTFE를 사용하였다. 가스확산층은 육안검사 및 공기투과도 분석을 통해 선정된 4장으로 적층하여 300 bar로 압축한 니켈폼을 적용하였다.
목표농도(500 mg/L)의 H2O2 생성을 위해 약 36 cm2 크기의 GDE를 제안한 개발 프로세스에 따라 제작하였다. 10~60% (w/w) 의 PTFE 함유율에 따라 제작한 GDE를 개발한 전기분해장치에 적용하여 H2O2 발생 성능 평가를 수행하였다. 평가 결과 PTFE 50%(카본블랙)의 GDE가 평균 88.4%(최대 89.2%, 509.8 mg/L)로 가장 높은 효율을 보였다. 본 결과를 통해 개발된 GDE 및전기분해장치가 H2O2 생산 장치로 활용 가능할 것이라고 판단하였다.

영어초록

In this study, we developed a gas diffusion electrodes (GDE) and an electrolysis device capable of electrochemically generating hydrogen peroxide (H2O2), a multipurpose oxidizer. Carbon black (CB) and carbon nanotube (CNT) as carbon-based catalysts were used for GDE development and PTFE was used as a binder. Gas diffusion layer (GDL) was applied by compressing nickel foam laminated with four layers to 300 bar which was selected through visual inspection and air permeability analysis. To generate H2O2 of target concentration (500 mg/L), GDE of about 36 cm2 was fabricated according to the proposed development process. Performance evaluation about H2O2 generation was conducted by applying GDE coated with 10~60% (w/w) PTFE contents to developed electrolysis device. GDE of PTFE 50% (CB) showed the highest efficiency on average 88.4% (Max. 89.2%, 509.84 mg/L). From these results, it was concluded that the developed GDE and electrolysis device could be used as a H2O2 generation device.

참고자료

· 없음