전기흡착용 다공성 탄소전극의 제조 및 특성 분석 (Fabrication and Characterization of Porous Carbon Electrode for Electrosorption)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 30권 / 4호 / 409 ~ 414페이지
· 저자명 : 박남수, 최재환

초록

상전이 방법을 이용하여 전기흡착용 다공성 탄소전극을 제조하였다. 활성탄소분말(ACP)과 Polyvinylidene fluoride(PVdF) 용액을 혼합한 전극슬러리를 제조한 후 나이프 캐스팅 방법으로 전극슬러리를 흑연박막 위에 코팅하였다. 코팅된 전극을 비용매인 증류수에 침지시켜 다공성 탄소전극을 제조하였다. ACP의 함량비(50.0, 75.0, 83.3, 87.5, 90.0 wt%)를 변화시켜 전극을 제조하여 ACP 함량에 따른 탄소전극의 물리적, 전기화학적 특성을 분석하였다. SEM 사진을 통해 제조된 탄소전극의 표면을 관찰한 결과 상전이에 의해 미세한 기공들이 전극 표면에 균일하게 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 전극의 평균 기공 크기는 72.7～86.4 nm로 나타났으며 ACP의 함량이 증가할수록 기공의 크기는 감소하였다. 제조된 전극들에 대해 cyclic voltammetry(CV) 분석법으로 전기화학적 특성을 분석하였다. 모든 전극에서 전형적인 전기이중층에서의 흡착 및 탈착반응을 나타내었다. 전극의 축전용량은 ACP의 함량비가 증가할수록 크게 증가하였으며 ACP 함량이 50.0 wt%일 때 2.18 F/cm2, 90.0 wt%일 때 4.77 F/cm2의 축전용량을 나타내었다.

영어초록

Porous carbon electrode for electrosorption was prepared by a wet phase inversion method. Carbon slurry that was a mixture of activated carbon powder(ACP) and PVdF solution was cast directly upon a graphite sheet by means of a casting knife. Porous carbon electrodes were fabricated by immersing the cast film in pure water as a non solvent. Physical and electrochemical properties of carbon electrodes prepared with various ACP contents(50.0, 75.0, 83.3, 87.5, 90.0 wt%). From the SEM images we can verify that the electrode was porous. The average pore sizes determined for the electrodes fabricated with various ACP contents ranged from 72.7 to 86.4 nm and the size decreased as the ACP content increased. The electrochemical properties were characterized by cyclic voltammetry(CV) method. All of the voltammograms showed typical behavior of an electric double layer charging/discharging on the carbon surface. The capacitance increased with the ACP content and the values ranged from 2.18 F/cm2 for 50 wt% ACP to 4.77 F/cm2 for 90 wt% ACP.

참고자료

· 없음