A Study on Electrochemical Behaviors of Samarium Ions in the Molten LiCl-KCl Eutectic Using Optically Transparent Electrode

• 영문명: LiCl-KCl 용융염에서 광학적으로 투명한 전극을 이용한 사마륨 이온의 전기화학적 거동에 관한 연구
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 이애리 박병기
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.15 No.4, 313~320쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.12.31

국문 초록

A spectroelectrochemical method has been applied to investigate the electrochemical behaviors and identify the kinds of samarium ions dissolved in high temperature molten LiCl-KCl eutectic. An optically transparent electrode (OTE) fabricated with a tungsten gauze as a working electrode has been used to conduct cyclic voltammetry and potential step chronoabsorptometry. Based on the reversibility of the redox reaction of Sm3+/Sm2+ , which was determined from the cyclic voltammograms, the formal potential and the diffusion coefficient were calculated to be -1.99 V vs. Cl2/Cl- and 2.53 × 10-6 cm2·s-1, respectively. From the chronoabsorptometry results at the applied potential of -1.5 V vs. Ag/AgCl (1wt%), the characteristic peaks of absorption for samarium ions were determined to be 408.08 nm for Sm3+ and 545.62 nm for Sm2+. Potential step chronoabsorptometry was conducted using the anodic and the cathodic peak potentials from the voltammograms. Absorbance analysis at 545.63 nm shows that the diffusion coefficient of Sm3+ is 2.15 × 10-6 cm2·s-1, which is comparable to the value determined by cyclic voltammetry at the same temperature.

영문 초록

LiCl-KCl 용융염에서 광학적으로 투명한 텅스텐 망으로 제작된 작업전극에 대해 사마륨의 전기화학적 거동을 Cyclic voltammetry와Potential step chronoabsorptometry의 전기화학적 및 분광전기화학적 방법으로 조사하였다. Cyclic voltammogram 으로 결정된 Sm3+/Sm2+의 산화환원 반응의 가역성을 기반으로 형식전위와 확산계수를 계산하여 각각 –1.99 V vs. Cl2/Cl- 와 2.53×10-6 cm2·s-1를 얻었다. 작업 전극에 –1.5 V vs. Ag/AgCl (wt%)로 전압을 인가하여 측정한 Chronoabsorptometry 를 통해 사마륨 이온의 특성 파장으로 Sm3+에 대해 408.08 nm, Sm2+에 대해 545.62 nm를 확인하였다. Voltammogram에서얻은 환원 피크 전압과 산화 피크 전압을 이용하여 Potential step chronoabsorptometry를 수행하였다. 545.63 nm의 흡광피크 값을 분석하여 2.15×10-6 cm2·s-1의 확산계수를 얻었으며 이 값은 동일한 온도에서 Cyclic voltammtry 분석으로 얻은값과 큰 차이를 보이지 않았다. 실험결과로부터 고온 용융염에서 광학적으로 투명한 작업전극을 이용한 분광전기화학적 방법이 용융염에 용해된 이온의 종류를 확인하며 전기화학적 거동을 조사하는데 유용한 도구로 활용될 수 있음을 확인하였다.

키워드

Samarium Molten LiCl-KCl eutectic Spectroelectrochemical Cyclic voltametry Potential step chronoabsometry 사마륨 LiCl-KCl 용융염 분광전기학 Cyclic voltammetry Potential step chronoabsorptometry