안녕하세요, 반응 솔루션 전문 기업인 (주)플로켐 입니다. 매 해 화학에서도 트렌드가 바뀝니다. 시기에 따라서 많은 관심을 받는 반응 방법들이 존재하죠. 수년전 부터 해외에서 인기를 끌었던 전기화학 Electrochemistry 관련하여 작년부터 올해까지 다양한 전기화학 반응기들이 출시되기 시작했습니다.
(주)플로켐은 매주 마지막주 화요일, 고객 여러분들께 도움이 될 수 있는 기술 정보를 정리하여 뉴스레터로 보내드리고 있습니다. 이번달 주제는 소위 'Hot'한 전기화학에 대한 내용입니다.
이번달 뉴스레터 컨텐츠는 영국 Asynt사의 Learning Platform인 www.electroreact.com에 게재된 기술 자료 내용을 번역, 편집하여 구성하였습니다.
1 / 전기화학 Electrochemistry이란?
전기화학(電氣化學, 영어: electrochemistry)은 물질간의 전자의 이동과 그것들에 의한 여러 현상을 취급하는 화학의 한 분야입니다. 물리화학, 분석화학, 화학공학 등과의 연관이 깊습니다. 전기화학은 기본적으로 전기와 화학 반응의 관계를 연구하는 학문으로 자발적, 비자발적 화학 반응을 모두 포함하게 됩니다. 화학 반응에서 산화(oxidation)는 전자를 잃는 과정이고, 환원(reduction)은 전자를 얻는 과정이므로, 산화-환원 반응이 일어나면 전자는 산화되는 쪽에서 환원되는 쪽으로 이동하게 됩니다. 오늘날 우리의 일상생활에서 많이 사용하는 전지(배터리)의 작용이나 전기분해 등을 다루는 일은 전기화학의 대표적인 영역에 속하며, 모두 산화-환원 반응에 기반을 둡니다.
전기화학 반응의 기본 구성
전기화학의 원리를 이용한 분석법은 계속해서 발전해왔습니다. 화학과 관련된 다양한 분야에서 측정 또는 반응 목적으로 계속해서 발전되어오고 있죠. 더 나아가 전기화학반응을 이용하여 다양한 산출물을 생산해낼 수 있어 각광받고 있습니다. 수십년 전만 해도 전기화학반응을 일으키기 위해서는 대부분 DIY로 시스템을 구성하여 연구를 진행해왔었는데요, 전기화학반응을 적용할 수 있는 분야가 더 넓어짐에 따라서 다양한 형태의 전기화학 솔루션들이 개발되고 있습니다.
2 / 전기화학반응에서 고려해야 할 요소
전기화학반응을 결정짓는 중요한 요소들이 있습니다. 전기화학 반응을 설계하실 때 아래 요소들을 먼저 생각하고 구성하는게 중요한데요, 일반적인 화학 반응과는 성격이 조금 다르기에 유의해야 합니다.
Electrode
전기화학 반응은 전극의 표면에서 일어나므로 재료, 재료의 품질, 크기 및 형상이 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 사용되는 재료는 전도성이어야 하며, 화학적 및 전기화학적으로 불활성이어야 합니다. 일반적인 전극 재료는 백금 및 탄소계가 활용됩니다.
Electrolyte
전해질은 대부분의 전기화학 반응에서 전극 사이의 저항과 그에 따라 주어진 전류에서의 전위를 감소시키는 역할을 합니다. 전해질은 반응 용매에 완전히 용해되어야 하며 반응 조건에서 불활성이어야 합니다. 테트라알킬암모늄염은 유기 용매에 대한 용해도가 좋아 자주 사용됩니다. PF6와 BF4는 대부분의 전기화학 조건에서 불활성으로 인해 음이온으로 사용됩니다. 전해질의 품질은 반응에 영향을 미칠 수 있으므로, 특히 분석 적용에 사용될 때 검토가 필수적입니다.
Solvent
일반적인 화학 반응과 공통적으로 용매는 전기화학 반응에 영향을 미칩니다. 고려해야 할 요소로는 시약 및 생성물의 용해도, 중간체 및 생성물의 안정성, 반응 조건에서의 불활성 및 지속성 요소 등이 있습니다. 전기화학 반응의 경우 용매가 산화 또는 환원되지 않는 전위의 범위에 대한 고려가 필요합니다. 알코올과 같은 양성자성 용매는 적절한 양성자 공급원으로 작용하며, 산을 첨가하여 강화할 수도 있습니다. 전기화학에서 사용되는 전형적인 비양성자성 용매(일반적으로 용매를 불활성화하고자 할 때 사용됩니다.)에는 아세토니트릴, 디클로로메탄 및 테트라하이드로퓨란이 있습니다. 극성 용매는 전해질을 용해시키는 데 더 좋을 뿐만 아니라 비극성 용매보다 높은 전도도를 가지므로 저항을 낮추는 데 도움이 됩니다.
Voltage, current and time
전압과 반응 시간은 아래 링크를 통해 간단하게 계산하실 수 있습니다.
https://www.electroreact.com/learning_VIT.html
전기화학반응을 처음 생각하고 계신다면, 영국의 <Royal Society of Chemistry>에 게재된 아티클 하나를 추천드립니다. <Making electrochemistry easily accessible to the synthetic chemist>(2020) 라는 페이퍼인데요, 다양한 방법의 전기화학 반응에 대해 설명하고 있습니다. 아래 링크를 통해 무료로 전문을 확인하실 수 있습니다.
거의 모든 화학 반응이 그렇듯, 전기화학 반응 역시 반응기의 설계가 매우 중요합니다. 전기화학적 합성의 결과를 결정하는 많은 요소들이 있기에, 다양한 변수를 정확하게 컨트롤 할 수 있어야 합니다. 아래 항목들은 전기화학반응기를 디자인 할 때 고려해야 하는 필수적인 내용입니다.
전극 간격이 일정하게 고정되어 재현이 가능해야 합니다.
불활성 Foil Carrier 등 다양한 전극이 사용될 수 있어야 합니다.
반응기는 완벽하게 밀폐되어야 합니다.
일관되게 동일한 Fill Volume을 제공해야 합니다.
전극 주변의 물질 전달에 영향을 줄 수 있는 Mixing 및 온도 제어가 필요합니다.
전기화학 반응 방법에 대해 더 궁금하시다면, 아래 웨비나 영상을 참고하세요. 영국의 리즈대학교의 Kapur 교수와 Willans 연구원이 전기화학반응이 어떻게 이루어지는지 상세하게 설명한 영상입니다.
An Introduction to Electro Chemistry and ElectroReact
Prof. Nikil Kapur (The University of Leeds, UK), Dr. Charlotte Willans (The University of York, UK)
4 / 간단하지만 효율이 높은 전기화학반응
전기화학반응을 시작해보고 싶지만, 시스템을 구성하는데 고민이 많으시다면 - 간단한 구성, 합리적인 가격, 그리고 뛰어난 효율의 새로운 전기화학 반응기를 소개합니다.
영국 Asynt사에서 선보이는 새로운 전기화학반응 플랫폼, ElectroReact는 고객의 필요와 Application에 따라 다양한 구성으로 전기화학 반응기를 구성할 수 있는 시스템입니다. Electode를 간편하게 교체할 수 있으며, 반응 프로세스를 편리하게 조작할 수 있습니다. 또한 가열 및 교반 기능을 제공하여 정밀하게 설정이 가능합니다.
이 전기반응시스템은 영국의 University of Leeds 및 University of York 연구진과 합작으로 개발되었으며, 더 많은 분들이 더 쉽게 전기화학을 활용하실 수 있도록 도와드립니다.
핫플레이트를 이용하여 최대 100℃까지 가열 가능 (타사 핫플레이트 사용 가능)
다양한 전원 옵션 제공
Metrohm사의 고품질 Potentiostat 제공
각 Glass cell당 20ml 샘플 사용 가능
전기화학과 전기화학반응에 대해 매우 간략하게 다루어 본 오늘의 뉴스레터, 어떠셨나요? 사실 전기화학은 그 활용 범위가 굉장히 넓기에 짧은 뉴스레터만으로 소개해드리기는 조금 어려운 면이 있었습니다. 전기화학과 관련하여 더 자세한 내용을 확인하고 싶으시다면, 영국 Asynt사에서 제공하는 전기화학 기술 정보 웹페이지 www.electroreact.com 에 방문해보세요. 양질의 기술자료를 회원가입이나 다른 절차 없이 무료로 제공해드립니다.
(주)플로켐은 영국 Asynt사의 공식 대리점으로, 우수한 품질의 전기화학반응기를 고객 여러분께 소개해드리고 있습니다. 전기화학 반응 시스템 뿐만 아니라 다양한 반응 및 합성 시스템과 관련하여 궁금하신 부분이 있으시다면, 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 풍부한 경험의 기술팀이 상담해드립니다.
(주)플로켐 Newsletter│FEB 2024
전기화학, 개요부터 실제 적용 사례까지
안녕하세요, 반응 솔루션 전문 기업인 (주)플로켐 입니다. 매 해 화학에서도 트렌드가 바뀝니다. 시기에 따라서 많은 관심을 받는 반응 방법들이 존재하죠. 수년전 부터 해외에서 인기를 끌었던 전기화학 Electrochemistry 관련하여 작년부터 올해까지 다양한 전기화학 반응기들이 출시되기 시작했습니다.
(주)플로켐은 매주 마지막주 화요일, 고객 여러분들께 도움이 될 수 있는 기술 정보를 정리하여 뉴스레터로 보내드리고 있습니다. 이번달 주제는 소위 'Hot'한 전기화학에 대한 내용입니다.
이번달 뉴스레터 컨텐츠는 영국 Asynt사의 Learning Platform인 www.electroreact.com에 게재된 기술 자료 내용을 번역, 편집하여 구성하였습니다.
1 / 전기화학 Electrochemistry이란?
전기화학(電氣化學, 영어: electrochemistry)은 물질간의 전자의 이동과 그것들에 의한 여러 현상을 취급하는 화학의 한 분야입니다. 물리화학, 분석화학, 화학공학 등과의 연관이 깊습니다. 전기화학은 기본적으로 전기와 화학 반응의 관계를 연구하는 학문으로 자발적, 비자발적 화학 반응을 모두 포함하게 됩니다. 화학 반응에서 산화(oxidation)는 전자를 잃는 과정이고, 환원(reduction)은 전자를 얻는 과정이므로, 산화-환원 반응이 일어나면 전자는 산화되는 쪽에서 환원되는 쪽으로 이동하게 됩니다. 오늘날 우리의 일상생활에서 많이 사용하는 전지(배터리)의 작용이나 전기분해 등을 다루는 일은 전기화학의 대표적인 영역에 속하며, 모두 산화-환원 반응에 기반을 둡니다.
전기화학 반응의 기본 구성
전기화학의 원리를 이용한 분석법은 계속해서 발전해왔습니다. 화학과 관련된 다양한 분야에서 측정 또는 반응 목적으로 계속해서 발전되어오고 있죠. 더 나아가 전기화학반응을 이용하여 다양한 산출물을 생산해낼 수 있어 각광받고 있습니다. 수십년 전만 해도 전기화학반응을 일으키기 위해서는 대부분 DIY로 시스템을 구성하여 연구를 진행해왔었는데요, 전기화학반응을 적용할 수 있는 분야가 더 넓어짐에 따라서 다양한 형태의 전기화학 솔루션들이 개발되고 있습니다.
2 / 전기화학반응에서 고려해야 할 요소
전기화학반응을 결정짓는 중요한 요소들이 있습니다. 전기화학 반응을 설계하실 때 아래 요소들을 먼저 생각하고 구성하는게 중요한데요, 일반적인 화학 반응과는 성격이 조금 다르기에 유의해야 합니다.
Electrode
전기화학 반응은 전극의 표면에서 일어나므로 재료, 재료의 품질, 크기 및 형상이 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 사용되는 재료는 전도성이어야 하며, 화학적 및 전기화학적으로 불활성이어야 합니다. 일반적인 전극 재료는 백금 및 탄소계가 활용됩니다.
Electrolyte
전해질은 대부분의 전기화학 반응에서 전극 사이의 저항과 그에 따라 주어진 전류에서의 전위를 감소시키는 역할을 합니다. 전해질은 반응 용매에 완전히 용해되어야 하며 반응 조건에서 불활성이어야 합니다. 테트라알킬암모늄염은 유기 용매에 대한 용해도가 좋아 자주 사용됩니다. PF6와 BF4는 대부분의 전기화학 조건에서 불활성으로 인해 음이온으로 사용됩니다. 전해질의 품질은 반응에 영향을 미칠 수 있으므로, 특히 분석 적용에 사용될 때 검토가 필수적입니다.
Solvent
일반적인 화학 반응과 공통적으로 용매는 전기화학 반응에 영향을 미칩니다. 고려해야 할 요소로는 시약 및 생성물의 용해도, 중간체 및 생성물의 안정성, 반응 조건에서의 불활성 및 지속성 요소 등이 있습니다. 전기화학 반응의 경우 용매가 산화 또는 환원되지 않는 전위의 범위에 대한 고려가 필요합니다. 알코올과 같은 양성자성 용매는 적절한 양성자 공급원으로 작용하며, 산을 첨가하여 강화할 수도 있습니다. 전기화학에서 사용되는 전형적인 비양성자성 용매(일반적으로 용매를 불활성화하고자 할 때 사용됩니다.)에는 아세토니트릴, 디클로로메탄 및 테트라하이드로퓨란이 있습니다. 극성 용매는 전해질을 용해시키는 데 더 좋을 뿐만 아니라 비극성 용매보다 높은 전도도를 가지므로 저항을 낮추는 데 도움이 됩니다.
Voltage, current and time
전압과 반응 시간은 아래 링크를 통해 간단하게 계산하실 수 있습니다.
https://www.electroreact.com/learning_VIT.html
전기화학반응을 처음 생각하고 계신다면, 영국의 <Royal Society of Chemistry>에 게재된 아티클 하나를 추천드립니다. <Making electrochemistry easily accessible to the synthetic chemist>(2020) 라는 페이퍼인데요, 다양한 방법의 전기화학 반응에 대해 설명하고 있습니다. 아래 링크를 통해 무료로 전문을 확인하실 수 있습니다.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/gc/d0gc01247e
3 / 반응기 디자인
거의 모든 화학 반응이 그렇듯, 전기화학 반응 역시 반응기의 설계가 매우 중요합니다. 전기화학적 합성의 결과를 결정하는 많은 요소들이 있기에, 다양한 변수를 정확하게 컨트롤 할 수 있어야 합니다. 아래 항목들은 전기화학반응기를 디자인 할 때 고려해야 하는 필수적인 내용입니다.
전기화학 반응 방법에 대해 더 궁금하시다면, 아래 웨비나 영상을 참고하세요. 영국의 리즈대학교의 Kapur 교수와 Willans 연구원이 전기화학반응이 어떻게 이루어지는지 상세하게 설명한 영상입니다.
An Introduction to Electro Chemistry and ElectroReact
Prof. Nikil Kapur (The University of Leeds, UK), Dr. Charlotte Willans (The University of York, UK)
4 / 간단하지만 효율이 높은 전기화학반응
전기화학반응을 시작해보고 싶지만, 시스템을 구성하는데 고민이 많으시다면 - 간단한 구성, 합리적인 가격, 그리고 뛰어난 효율의 새로운 전기화학 반응기를 소개합니다.
영국 Asynt사에서 선보이는 새로운 전기화학반응 플랫폼, ElectroReact는 고객의 필요와 Application에 따라 다양한 구성으로 전기화학 반응기를 구성할 수 있는 시스템입니다. Electode를 간편하게 교체할 수 있으며, 반응 프로세스를 편리하게 조작할 수 있습니다. 또한 가열 및 교반 기능을 제공하여 정밀하게 설정이 가능합니다.
이 전기반응시스템은 영국의 University of Leeds 및 University of York 연구진과 합작으로 개발되었으며, 더 많은 분들이 더 쉽게 전기화학을 활용하실 수 있도록 도와드립니다.
전기화학과 전기화학반응에 대해 매우 간략하게 다루어 본 오늘의 뉴스레터, 어떠셨나요? 사실 전기화학은 그 활용 범위가 굉장히 넓기에 짧은 뉴스레터만으로 소개해드리기는 조금 어려운 면이 있었습니다. 전기화학과 관련하여 더 자세한 내용을 확인하고 싶으시다면, 영국 Asynt사에서 제공하는 전기화학 기술 정보 웹페이지 www.electroreact.com 에 방문해보세요. 양질의 기술자료를 회원가입이나 다른 절차 없이 무료로 제공해드립니다.
ElectroReact 사이트 바로가기
(주)플로켐은 영국 Asynt사의 공식 대리점으로, 우수한 품질의 전기화학반응기를 고객 여러분께 소개해드리고 있습니다. 전기화학 반응 시스템 뿐만 아니라 다양한 반응 및 합성 시스템과 관련하여 궁금하신 부분이 있으시다면, 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 풍부한 경험의 기술팀이 상담해드립니다.
온라인 문의 바로가기