• Title, Summary, Keyword: 고분자전해질연료전지

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Effect of the physical damages in MEAs on the properties of PEFCs (막전극접합체의 물리적 손상이 고분자연료전지 특성에 미치는 영향)

  • Lim, Soo-Jin;Park, Gu-Gon;Park, Jin-Soo;Park, Seok-Hee;Yoon, Young-Gi;Lee, Won-Yong;Lee, Young-Moo;Kim, Chang-Soo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.221-223
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    • 2007
  • 고분자전해질연료전지의 효율과 수명은 고분자 전해질 막과 밀접하게 관련되어있다. 연료전지 상용화를 위해 내구성과 안정성은 반드시 확보되어야 한다. 본 연구에서는 고분자전해질연료전지용 막전극접합체에 대해서 제작과정, 체결과정 및 운전 중에 발생할 수 있는 물리적 손상이 연료전지에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실제 고분자전해질연료전지 조건에서 구멍이 생기는 경우를 모사하기 위해 막전극접합체에 다양한 크기 및 형상의 물리적 손상을 형성시켰다. 또한 여러 위치에서의 손상도 비교하였다. 손상시킨 막전극접합체에 대해 단위전지 성능평가와 순환전압전류 실험을 비교 분석하였다. 막전극접합체의 결함이 커질수록 수소기체투과도는 증가하고, OCV와 성능은 감소하였다. 또한 성능과 수소기체투과도는 서로 관련이 있음을 알 수 있었다.

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Performance Evaluation of Plate Membrane Humidifier for PEMFC (고분자전해질연료전지용 판형막가습기 성능 평가)

  • Kho, Back Kyun;Park, JongCheol;Lim, Jongkoo;Kwon, Ki Wook;Shin, Hyun Khil;Hur, Tae Uk;Cho, Sungbaek
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.88.2-88.2
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    • 2010
  • 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 성능은 고분자막의 이온전도도에 따라 큰 영향을 받으며 가습조건에 따라 연료의 수화정도에 비례하여 증가하는 경향을 보인다. 현재 고분자막을 가습하는 방법에는 여러 가지가 있는데, PEMFC에 많이 사용되고 있는 Bubbler 형태의 가습장치는 고온이 필요하며 가습 효율이 수동적인 단점을 가지고 있다. 이에 비해서 막을 이용한 가습방법은 스택의 냉각시스템을 이용하여 가습 시, 별도의 에너지가 필요하지 않다. 이에 본 연구에서는 비교적 저온에서도 가습 효율이 증대하고 시스템 간소화의 장점을 가진 막가습기를 제작하여 고분자전해질 연료전지에서 열 및 습도조절에 대한 효율성을 비교 연구하였다. 막가습기에 사용된 가습막의 두께에 따른 가습도 변화 및 유로 구조에 따른 압력강화를 관찰하였으며 막가습기를 판형 모듈 형태로 제작하여 고분자전해질연료전지에 적용하여 성능을 평가하였다.

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Application of carbon-supported PdPt as anode catalysts in PEM fuel cell (PdPt/C 촉매의 고분자전해질 연료전지의 산화극 촉매 적용)

  • Cho, Yong-Hun;Choi, Baeck-Beom;Cho, Yoon-Hwan;Park, Hyun-Seo;Sung, Yung-Eun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.396-398
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    • 2006
  • PdPt/C (Pd:Pt atomic ratio of around 19:1 60wt, %) 촉매를 고분자전해질 연료전지용 전극 촉매소재의 적용하였다. PdPt/C 촉매를 산화극 촉매로, 환원극 촉매로는 Pt/C 촉매를 사용하고 반대로 산화극 촉매는 Pt/C 촉매, 환원극 촉매로는 PdPt/C 촉매를 사용했을 때, PdPt/C 촉매를 산화극과 환원극 촉매로 동시에 사용했을 때의 고분자전해질 연료전지의 단위전지 성능을 각각 비교하였다. PdPt/C촉매를 산화극에만 적용했을 때에 Pt/C 상용촉매를 산화극과 환원극에 모두 적용했을 때의 성능만큼 좋은 성능을 확인할 수 있었다. 환원극 촉매는 Pt/C를 사용하고 산화극 촉매를 PdPt/C Pt/C Pd/C를 사용하였을 매의 성능을 비교하였다. Pd/C를 산화극 촉매로 사용한 단위전지가 나머지 두 경우의 성능에 비하여 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다. 이는 극소량의 Pt 량을 포함한 PdPt/C 촉매가 고분자전해질 연료전지의 산화극 Pt/C 촉매의 대체촉매로 사용 가능함을 보여준다.

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Operation Characteristics of the kW-class PEMFC Stack (kW급 고분자전해질 연료전지 스택의 운전 특성)

  • 최형준;안상렬;조성아;하홍용;오인환;홍성안;임태원
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • pp.239-244
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    • 1999
  • 고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 구조가 간단하며 전해질의 누출이나 손실의 염려가 없어 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 아주 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다 [1, 2]. 고분자전해질 연료전지는 원래 우주선, 군사용 등 특수 목적으로 사용되던 것이 1980년대 말에 이르러 도심지 대기오염을 저감시키기 위한 전기 자동차의 동력원 및 이동용 전원으로 사용될 것이 기대됨에 따라 전세계적으로 다시 연구 개발의 활기를 찾게 되었다.(중략)

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Operation Characteristics of the 200W PEMFC stack (200W급 고분자전해질 연료전지의 운전 특성)

  • 최형준;조성아;오인환;임태훈;홍성안
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • pp.265-269
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    • 1998
  • 고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 10$0^{\circ}C$ 미만의 온도에서 작동되며 구조가 간단하여 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 아주 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. (중략)

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Disposable Power Generator with Tubular PEMFC and H2 Generator for the Power Source of Microfluidic Devices (튜브형 고분자전해질 연료전지와 일회용 수소발생소자를 결합한 미세유체소자용 전원공급소자)

  • Kim, Kwang-Ho;Seo, Young-Ho;Kim, Byeong-Hee
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.34 no.7
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    • pp.829-835
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    • 2010
  • This paper presents a disposable power generator for microfluidic devices; the power generator has a tubular PEMFC and a $H_2$ generator. The tubular PEMFC has a tubular MEA (diameter: 1.52 mm) that is supported by a spiral wire electrode. The $H_2$ generator supplied $H_2$ to the tubular PEMFC; $H_2$ was generated via the reaction of Al foil (27 mg) and 5 M NaOH (0.12 ml). The open circuit voltage and power density of a unit cell of the tubular PEMFC were 0.81 V and $16.4\;mW/cm^2$ (0.35 V), respectively. The $H_2$ generator generated 11.6 ml $H_2$ for 15min. The power generator was continuously operated for 15 min at 0.64 mW (0.71 V) and for 10 min at 1.06 mW (0.46 V). We experimentally verified that it is feasible to use the proposed power generator as a power source for microfluidic devices; in the experiment, an LED (2.5 mW; 1.8 V) was lit for 10 min by using three serially connected TPEMFCs and one $H_2$ generator.

Effect of hydrogen recirculation in PEM fuel cell with 2D steady-state model (2차원 정상상태 모델을 이용한 고분자전해질형 연료전지의 수소 재순환의 영향)

  • Chung, Hyun-Seok;Ha, Tae-Jung;Kim, Hyo-Won;Cho, Sung-Woo;Han, Chong-Hun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.209-212
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    • 2007
  • 고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다, 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 또한 재순환된 수소에 의한 연료전지 내부 거동의 변화 및 수소 이용율 상승 효과를 연료 전지 성능과 함께 비교해 보았다 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 여기에 사용된 연료전지 모델은 Gore社 의 $PRIMea^{(R)}$을 사용한 연료전지의 성능을 잘 예측하고 내부의 유동 및 물이동 현상에 관한 정보를 제공한다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건의 최적화에 유용한 정보를 제공 할 수 있다는 의의를 가진다.

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Effect of platinum content in carbon supported platinum catalyst and MEA fabrication method on performance of PEM fuel cell (고분자전해질 연료전지의 MEA 제조방법과 백금 담지촉매의 백금 담지비율에 따른 성능분석)

  • Cho, Yong-Hun;Cho, Yoon-Hwan;Park, Hyun-Seo;Sung, Yung-Eun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.356-359
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    • 2006
  • 고분자전해질 연료전지의 MEA를 CCM (Catalyst Coated Membrane) CCS(Catalyst Coated Substrate) 형태로 각각 제조하고 백금담지 비율이 서로 다른 백금 담지촉매를 각각 적응하여 MEA를 CCM형태로 제조하여 단위전지 성능평가를 수행하였다 백금담지 비율이 다른 촉매를 적용한 CCM형태 MEA의 표면을 SEM (scanning electron microscopy)으로 분석하였으며, 단위전지 성능평가를 수행하는 동시에 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 통하여 MEA의 저항을 분석하였다. 고분자전해질 연료전지의 성능은 MEA의 제조방법과 백금담지 촉매의 백금담지비율에 따라 크게 변함을 확인 할 수 있었다.

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Development and Application of High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells (고온형 고분자전해질연료전지용 MEA 개발 및 응용)

  • Lim, Tae-Hoon;Kim, Hyoung-Juhn
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.18 no.4
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    • pp.439-445
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    • 2007
  • Proton exchange membrane Fuel Cells(PEMFCs) have been spotlighted because of their broad potential application for potable electrical devices, automobiles and residential usages. However, their utilization is limited to low temperature operation due to the electrolyte dehydration at high temperature. High temperature PEMFC operation offers high CO tolerance and easy water management. This review presents development of high temperature($120{\sim}200^{\circ}C$) PEMFC. Especially, PEMFC which is based on acid-doped PBI membrane is discussed.

Property changes of PEFCs at the sub-zero temperature conditions (영하조건에서 고분자전해질 연료전지의 특성 변화)

  • Lim, Soo-Jin;Park, Gu-Gon;Park, Jin-Soo;Park, Seok-Hee;Yoon, Young-Gi;Lee, Won-Yong;Lim, Tae-Won;Lee, Young-Moo;Kim, Chang-Soo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.212-215
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    • 2007
  • 고분자전해질연료전지 시스템이 영하 조건에 노출될 경우, 셀의 성능 및 내구성에 미치는 영향을 실험적으로 확인해 보았다. -30 $^{\circ}C{\sim}70$ $^{\circ}C$ 조건을 반복 경험시키며, 성능저하 정도를 살펴보았다. 일반적인 운전조건과 동결/해동에 의한 성능저하 요인을 분리하여 확인하기 위해, 30 $^{\circ}C{\sim}70$ $^{\circ}C$ 범위의 사이클을 진행한 경우에 대해, 위와 통일한 분석을 통하여 성능 및 각종 물성 값의 변화를 비교하였다. 동결조건에서 셀의 성능저하는 형성된 얼음의 물리적 부피팽창으로 인한 계면저항의 증가가 주요 원인임을 밝힐 수 있었다.

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