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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

한지민 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김영호
발행연도
2020
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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In this study, we investigated the deactivation characteristics of Ni-Zn-Fe electrodes due to intermittent operation in the linkage system of renewable energy and alkaline water electrolysis. To find suitable method to accelerate deactivation of electrode, the accelerated stress-test(AST) which repeated on/off step was performed with constant current/voltage control. The constant current control test was performed the range of ?400 mA/cm2 to 0 mA/cm2 and the overvoltage of electrode increased about 20 mV after test. The constant voltage control test was performed the range of ?1.3 V(vs. Hg/HgO) to 0 V(vs. Hg/HgO) and the overvoltage of electrode increased about 184 mV after test. In the constant voltage control test, the coating layer of the electrode was peeled off and in the constant current control test, it was not changed. So the AST with constant voltage control is suitable to deactivate electrode so it were selected to investigate deactivation of electrode. The change of component ratio and crystal structure of electrode surface were analyzed at particular cycle(1st, 60th, 150th cycle) of the AST through SEM(Scaning electron microscopy), EDS(Energy dispersive spectrometry), XRD(X-ray diffractometer).
As results of the AST which repeated on/off step in range of ?1.3 V(vs. Hg/HgO) to 0 V(vs. Hg/HgO), it was confirmed that the nickel and zinc on electrode surface were oxidized due to anodic current which occurred at off step. The zinc component decreased about 19.1 at% from electrode surface and it oxidize dominantly than Nickel at 1st cycle and 60th~150th cycle. The oxidation of nickel was confirmed through the XRD pattern and it occurred dominantly until 60th cycle, after then Nickel oxide peak hardly changed. And it is considered that the coating layer of the electrode peeled off due to the repeated oxidation/reduction process which occur repeating on/off step.

목차

I. 서 론 1
II. 이론적 배경 4
2.1. 알칼라인 수전해 4
2.2. 수소발생반응 전극 9
2.2.1. 레이니 니켈(Raney Ni) 12
2.3. 비활성화(deactivation) 15
2.3.1. 부식(corrosion) 15
2.3.1.1. pH-전위도(Pourbaix diagram) 18
2.3.1.2. 전해질의 온도와 pH에 따른 영향 24
2.3.1.3. 개방 회로 전압(OCV) 26
2.3.2. 역전류(reverse current) 26
2.3.3. 간헐적 작동 환경 26
2.4. 전기화학적 분석 27
2.4.1. 선형주사전위법 27
2.4.2. 순환전압전류법 28
2.4.3. 가속시험(accelerated test) 29
III. 실 험 34
3.1. 전극 제조 34
3.1.1. 전처리 과정 34
3.1.2. 도금 용액 제조 36
3.1.3. 전기도금 36
3.1.4. 아연 침출 및 안정화 39
3.2. 물리화학적 분석 39
3.3. 전기화학적 분석 40
3.3.1. 전극 특성 분석 40
3.3.2. 작동/정지 단계를 반복하는 가속 스트레스 시험 42
IV. 결과 및 고찰 44
4.1. 정전류 제어의 가속 스트레스 시험 44
4.2. 정전압 제어의 가속 스트레스 시험 52
4.3. 정전압 제어 작동/정지 1 회 반복 후 60
4.3.1. 전극의 전기화학적 활성 변화 60
4.3.2. 전극의 표면 형상 및 성분 분석 62
4.4. 전극의 비활성화 특성 65
4.4.1. 정지 단계의 산화 전류 68
4.4.2. 2 회~60 회 구간(b) 72
4.4.3. 60 회~150 회 구간(c) 77
4.4.4. 코팅층 박리 현상 81
V. 결 론 88
VI. 참 고 문 헌 90
ABSTRACT 100

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