암모니아 산화용 DSA (Dimensionally Stable Anodes) 제작에서의 전구체 분산용 용매 영향 연구 (Study on the Effect of Solvent for Dispersing Precursor in DSA Production for Ammonia Oxidation)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 44권 / 9호 / 336 ~ 344페이지
· 저자명 : 전다래, 박대원

초록

목적: DSA 전극 제조시 전극 촉매 코팅을 위한 용매로 기존의 알코올류 대신 이온성 용액을 이용하여 전극을 제작하고 성능을 비교함으로써 소요되는 Ru 귀금속 양을 줄이고 보다 오래 사용 할 수 있는 경제성 있는 DSA 전극을 개발하고자 하였다. 방법: 기존의 부탄올과 imidazolium 계열의 이온성 용액 (HMIM)HSO4을 전극의 코팅을 위한 용매로 하여 각 1, 2, 3 ㎎/㎠ RuO2 전극을 제작하여 물리화학적 성능 비교와 전기화학적 성능 비교를 통해 최적의 조건을 도출하였다. SEM-EDS, XRD 를 통해 표면분석, 결정화도를 비교하였고 0.5 M H2SO4를 전해질로 가속수명시험을 통해 전극의 수명을 비교하고자 하였다. 또한 순환전압전류법 (Cyclic Voltammetry; CV)을 시행하여 전기화학적 활성을 비교하였다. 결과 및 토의: 가속수명시험 전, 후 SEM-EDS 를 측정을 통해 용매에 따른 차이가 있지만 모든 전극에서 가속수명시험 전 표면에 있었던 크랙이 시험 후 코팅된 Ru의 탈착으로 전극의 모체가 드러난 것을 확인하였다. XRD 분석을 통해 부탄올 전극의 평균 결정화도는 69.9% 이온성 용액 이용 전극은 73.3%로 용매 물질로 인한 전극의 결정화도의 차이를 확인하였다. 용매별 1, 2, 3 ㎎/㎠ RuO2 전극을 대상으로 가속수명시험을 통해 이온성 용액을 이용하여 제작한 전극 1 ㎎/㎠ RuO2 이 16시간 만에 종료되어 가장 짧았고, 부탄올 이용하여 제작한 전극 3 ㎎/㎠ RuO2 이 201 시간에 종료되어 가장 긴 수명을 보였다. 순환전압전류법을 통해 부탄올 이용 제작한 전극의 활성 면적이 이온성 용액 이용 제작한 전극보다 더 넓은 것을 확인하였다. 결론: 전극의 결정화도가 작을수록 전극의 수명이 길고, 전극 표면의 Active site 가 상대적으로 많아져 전기화학적 반응성이 좋고, 순환전압전류 그래프의 넓은 면적으로 확인이 가능하다.

영어초록

Objectives: An economical DSA that can be used for a longer period of time and reduce the amount of precious Ru metal required in preparing the electrode was tried to be developed by using an ionic liquid instead of the alcohols as a solvent for electrode catalyst coating when preparing the DSA and comparing the performance. Methods: 1, 2 and 3 ㎎/㎠ RuO2 electrodes were prepared using butanol and imidazolium-based ionic liquid (HMIM)HSO4 as a solvent for electrode coating. To optimize conditions, the electrodes prepared using butanol and ionic liquid were compared by evaluating physical and electrochemical properties. SEM-EDS and XRD were used for evaluating physicochemical properties and Cyclic Voltammetry was used for electrochemical properties. Results and Discussion: Through SEM-EDS can find an easily different point in the coating of Solvent for Electrodes. In XRD, the Butanol solvent electrode’s crystallinity is smaller than the Ionic liquid. Butanol solvent electrode’s average crystallinity is 69.9%, Ionic liquid electrode’s average crystallinity is 73.3%. The accelerated Lifetime tests in 0.5 M H2SO4 and applying 1 A/㎠ showed that Ionic liquid 1 ㎎/㎠ RuO2 maintained its potential for 16 hours, and the latest is about 201 hours, Butanol solvent 3 ㎎/㎠ RuO2. Calculated for Voltammetric charge values by Cyclic Voltammetry, Butanol electrodes gain the higher values. Conclusions: The smaller the crystallinity of the electrode, the longer the lifespan of the electrode, the greater the number of active sites on the electrode surface, the better the electrochemical reactivity, and it can be confirmed in a large area on the cyclic voltammetry graph.

참고자료

· 없음