Journal of the Korean Electrochemical Society (전기화학회지)

The Korean Electrochemical Society (한국전기화학회)
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A Study on the Effect of Water Freezing on the Characteristics of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells

물의 결빙이 고분자전해질 연료전지 성능에 미치는 영향 및 그 원인에 관한 연구

  • Ko, Jae-Joon (Department of Chemical and Biological Engineering, Korea University) ;
  • Cho, Eun-Ae (Fuel Cell Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Ha, Heung-Yong (Fuel Cell Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Hong, Seong-Ahn (Fuel Cell Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Kwan-Young (Department of Chemical and Biological Engineering, Korea University) ;
  • Lim, Tae-Won (Fuel Cell Vehicle Team, Hyundai Motor Company) ;
  • Oh, In-Hwan (Fuel Cell Research Center, Korea Institute of Science and Technology)
  • 고재준 (고려대학교 화공생명공학과) ;
  • 조은애 (한국과학기술연구원 연료전지연구센터) ;
  • 하흥용 (한국과학기술연구원 연료전지연구센터) ;
  • 홍성안 (한국과학기술연구원 연료전지연구센터) ;
  • 이관영 (고려대학교 화공생명공학과) ;
  • 임태원 (현대자동차 연료전지개발팀) ;
  • 오인환 (한국과학기술연구원 연료전지연구센터)
  • Published : 2003.02.01
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Abstract

Freezing of water in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) may cause severe problems in driving a fuel cell vehicle during the winter time. Characteristics of PEMFC which suffered low temperatures below zero degree was examined with the thermal cycles from 80 to $-10^{\circ}C$. With the thermal cycles, the cell performance was degraded due to the phase transformation and volume changes of water. Effects of freezing of water in PEMFC on the electrode structure and polarization resistance were examined by BET analysis, cyclic voltammetry, and AC impedance spectroscopy.

고분자 전해질 연료전지를 자동차용 동력원으로 사용하는 경우 겨울철 운전 시 연료전지 내에 존재하는 물이 결빙하여 연료전지의 성능을 저하시킬 수 있다. 물의 결빙이 연료전지의 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 연료전지의 온도를 운전온도인 $80^{\circ}C$에서 물이 결빙하기에 충분한 온도인 $-10^{\circ}C$까지 열순환하면서 전류전압 곡선을 측정했다. 열순환이 반복됨에 따라 물의 상변화와 이에 따른 부피변화로 인해 연료전지의 성능이 감소했다. 물의 결빙이 연료전지의 성능을 저하시키는 원인을 규명하기 위해 BET분석과 순환전류전압법, 임피더스 분석을 이용해 열순환이 전극의 구조와 분극 저항에 미치는 영향을 조사했다.

Keywords

References

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