01. 서론 및 전극 공정에 대한 개요

1) 산화 VS 환원

산화 : 전자를 잃음, 산소를 얻음, 산화수 증가

환원 : 전자를 얻음, 산소를 잃음, 산화수 감소

 

2) 이온과 라티칼의 차이점은?

라디칼은 짝을 이루지 않는 원자가 전자를 갖는 원자 또는 분자로 전하를 운반하지 않는다.

따라서, 이온은 전하가 있지만 라티칼은 중성이라는 차이점이 있다. 

 

3) 실제 용량과 이론용량 및 발현 용량 비율(%) 계산

Ex)  이론용량 4.7mAh

실제용량 4.42mAh

발현 용량 비율(%) = (실제용량 / 이론용량) * 100(%)

                              = (4.42 / 4.7) * 100 (%)

                              = 94 %

 

4) 패러데이 법칙

패러데이 법칙은 전기분해를 하는 동안 전극에 흐르는 전하량 (시간 * 전류)과 화학변화의 양 사이의 정량적인 관계를 나타내는 법칙이다. 

 

제 1법칙 : 전해질 용액을 전기분해 할 떄 전극에서 석출되는 물질의 질량은 그 전극을 통과한 전자의 몰수에 비례한다. 

즉, 전류가 더 많이 흐를 수록 석출되는 물질의 질량은 많아진다는 의미이다. 

 

제2법칙 : 같은 전기량에 의해 석출되는 물질의 질량은 물질의 종류에 관계없이 각 물질의 화학 당량에 비례한다. 

즉, 1그램당 물질을 전기분해하여 석출하는데 필요한 전기량은 물질의 종류에 관계 없이 96,485C로 항상 일정하다.

(더 쉽게 말해서 일 전자 반응에서 반응물 1몰을 소모하거나 1몰의 생성물을 만든다는 의미)

 

전기화학당량 : 1C의 전기량에 의해 석출되는 물질의 양을 그 물질의 전기화학당량이라 한다. 

 

5) 전하의 단위 (C)

 1C = 6.24 * 10^18

 

전류의 단위(i)

전류는 전자의 흐름의 속도이며, 1암페어는 1C/s와 같다. 

 

6) 임피던스 전압계

전압계의 내부저항이 전류가 내부로 흐를 수 없을정도로 큰 전압계를 말한다.

 

7) 전기화학 셀 및 반응

용매/전해액 시스템이 원하는 전기화학 실험에 대해 충분히 낮은 저항(충분한 전도성) 을 가져야 한다. 

 

8) 셀 전위는 볼트(V)로 나타내며, 1V=1J/C 이고, 전극사이에서 전하를 외부로 움직일 수 있는 에너지의 척도이며, 전기화학 셀 내에 존재하는 모든 다양한 상들 사이에서 얻어지는 전위차의 집합을 나타낸다. 또한 계면에서의 전위차 크기가 전하 전달의 방향과 전하 전달 속도를 조절할 수 있다. 

 

9) 반응 표기법

Zn/Zn+, Cl-/AgCl/Ag

사선은 상의 경계를, 콤마는 같은 상에서 두 개의 성분을 구분할 때 사용한다. 

(디테일 팁 : 이중 사선 //은 전체 셀 전위에서 자치하는 전위가 무시될 만한 작은 크기를 나타내는 상 경계를 의미한다.)

 

10) 0.197V vs. NHE 해석 방법

 

우선 NHE의 뜻을 먼저 알아야 하는데, NHE는 노말 수소전극(normal hydrogen electrode, NHE)로 모든 구성물들의 활동도는 1이다. 

보통 전기화학 셀에서 발생하는 전체 화학반응은 두 개의 독립적인 반쪽 반응으로 이루어지며, 두 전극에서 일어나는 실제의 화학변화로 설명한다. 각 반쪽 반응은 해당하는 전극 계면의 전위차를 뜻하는데, 이때 반응이 일어나는 전극을 작업전극이라고 부른다. 

이때, 작업전극의 Reference가 되는 전극을 기준전극이라고 하며, 이 기준전극의 종류에는 표준 수소 전극 (standard hydrogen electrode, SHE)와 NHE 두가지가 있다. 

 

즉, 해석하자면 기준전극과의 전위차이가 0.197V라는 뜻으로 다른 물질의 전극과 전위를 비교하고자 할 때, 유용한 지표로 사용할 수 있다.