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미세구조

PTFE(Teflon)로 결합된 기체 확산전극은 연료전지(산, 알칼리 및 고체 고분자 전해질 연료전지), 금속-공기 및 금속-수소 배터리 등 전기화학 장치의 전극으로 많이 사용된다. 이들 기체 확산전극은 대체로 소수성의 전극 지지층과 그 일부가 전해질로 채워진 다공성의 전기화학 촉매층으로 구성된다. 가스 반응기체는 전극 지지층을 통과하여 촉매층으로 들어가 여기서 반응, 소모가 된다. 기체확산 전극을 만드는 데는 방수 처리된 탄소종이 지지체에 PTFE-전극 촉매재료의 혼합물 반죽을 바르거나 이의 얇은 층을 성형시켜 부착하는 방법이 사용된다. 촉매층에 PTFE를 섞는 이유는 표면적이 큰 촉매를 서로 결합시켜 주는 역할 외에 촉매층이 소수성을 띄게 하여 전해질 인산으로 범람되는 것을 막아주기 위함이다. 가스 확산전극의 촉매층의 내부구조가 연료전지 전극성능에 미치는 영향의 중요성은 많이 언급되어 왔으나 아직까지도 이의 제조는 과학이라기보다는 숙련(art) 수준에 머물러 있다 하겠다. 기체확산 전극이 나타내는 성능에서 전극 미세구조의 중요성은 최근의 문헌에서 언급되고 있으며 이 전극에서의 산소 환원반응에 대한 특성을 해석하기 위한 모델도 많이 제안되었다. 그러나 이들 해석에서의 분석결과는 사용모델에 따라 달라지며 사용된 파라미터들도 실험적으로 결정할 수 없는 것들을 포함하고 있다.

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생태계

생태계란 영국의 A.G.탠슬리에 의하여 1935년 제창된 용어로, 자연의 있는 그대로의 상태를 인식하기 위해서는 이것들 상호간의 관계를 지닌 생물과 무기적 환경을 하나로 통합해야 한다는 것이 탠슬리가 제창한 개념이다. 생태계의 크기는 여러 가지이다. 예를 들면, 작은 연못의 생태계에서 크게는 지구 생태계까지 생각할 수 있다. 지구 생태계는 그 넓이에서는 생물권(生物圈)과 일치한다. 무기적 환경의 특징에 의거하여 해양생태계 ·호소생태계 ·극지생태계 ·사막생태계 등으로 구별하고, 또 군락(群落)의 상관에 따라서 삼림생태계 ·초지생태계 등으로 구분하기도 한다. 또한, 경지생태계 ·도시생태계와 같은 것도 생각할 수 있다. 생태계 중에서 생물체는 기능적으로 생산자(녹색식물) ·소비자(동물) ·분해자(세균 또는 미생물)로 구분된다. 그리고 생물공동체와 무기적 환경과의 사이에는 물질교대와 에너지교대가 이루어지고 있다. 생태계에서 물질교대와 에너지교대를 밝히는 것은 생태계의 성질을 이해하는 데 있어 가장 중요한 일이므로 현재 이것은 생태학의 주요 과제이다. 생태계에서 물질교대와 에너지교대는 그 양상이 다르다. 물질은 생태계 내를 정도의 차이는 있으나 순환하지만, 에너지는 생태계 내를 순환하지 않는다. 이런 차이 때문에 생태계에서는 물질순환, 에너지 흐름이라는 표현을 쓴다. 무기적 환경 가운데 생물에 필요한 물질은 우선 생산자에 의한 유기물의 합성이다. 그 일부는 생산자 자신에 의하여 쓰여지고 다시 무기물이 되어 환경으로 되돌아온다. 나머지 일부는 먹이연쇄를 통하여 저차(低次)의 소비자에서 고차(高次)의 소비자에게로 운반되고, 그 과정에서 이용되어 무기화되어 간다. 생산자 ·소비자의 배출물이나 유체는 분해자에 의하여 분해되어 다시 무기물이 되어 환경으로 되돌아온다

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