Single cell of PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell) is composed of bipolar plates, gasket, GDL and the MEA. Bipolar plate's function is the collecting electricity, helping oxygen/hydrogen gas diffuse evenly and draining the water and heat. In this work, we have conducted experiments to low contact resistance and improve the performance of a $25cm^2$ single cell by using metal forms. We have following experimental cases: 1) Conventional graphite serpentine channel bipolar plate; 2) Channel-less bipolar plate with nickel(Ni) based metal foam which coated by various materials. We focused the difference in contact resistance and performance of the single cell with metal foam depending on various coating materials. The experimental results show the similar performance of single cells between with serpentine channel bipolar plates and with channel-less bipolar plate using metal foams. In addition, single cell with metal foam shows potential to higher performance than conventional channel.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.250-250
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2013
단일벽 탄소나노튜브(Single-walled nanotubes, SWNTs)는 나노스케일의 크기와 우수한 물성으로 인하여, 전자, 에너지, 바이오 분야로의 응용이 기대되고 있다. 특히 SWNTs의 직경을 제어하게 되면 튜브의 전도성 제어가 훨씬 수월하게 되어, 차세대 나노전자소자의 실현을 앞당길 수 있으며 이러한 이유로 많은 연구들이 현재 행해지고 있다. SWNTs의 직경제어 합성을 위해서는 현재 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; TCVD)이 가장 일반적으로 이용되고 있으며, 합성 촉매와 합성되는 튜브의 직경과의 크기 연관성이 알려진 후로는, 촉매의 크기를 제어하여 SWNTs의 직경을 제어하고자 하는 연구들이 활발하게 보고되고 있다. 특히, 촉매 나노입자의 직경이 1~2 nm 이하로 감소될 경우, SWNTs의 직경 분포가 어떻게 변화할 것인지가 최근 가장 중요한 관심사로 남아 있으나, 이러한 크기의 금속입자는 나노입자의 융점저하 현상이 발현되는 영역이므로, SWNTs의 합성온도 영역에서 촉매 금속입자는 반액체(Semi-liquid) 상태로 존재할 것으로 추측하고 있다. 본 연구에서는 고온의 SWNTs 합성환경에서 금속나노촉매의 유동성을 제한하기 위하여 나노사이즈의 기공이 규칙적으로 정렬된 다공성 물질인 제올라이트를 촉매담지체로 이용하였고, 이 때 다양한 합성변수가 SWNTs의 직경에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. SWNTs의 합성을 위해 실리콘 산화막 기판 위에 제올라이트를 도포한 후, 합성 촉매로서 전자빔증발법을 통하여 수 ${\AA}$에서 수 nm 두께의 철 박막을 증착하였다. 합성은 메탄을 원료가스로 하여 TCVD법으로 실시하였다. 주요변수로는 제올라이트 종류, 증착하는 철 박막의 두께, 합성온도를 설정하였으며, 이에 따라 합성된 SWNTs의 합성수율 및 직경분포의 변화를 체계적으로 살펴보았다. SWNTs의 전체적인 합성수율의 변화는 SEM 관찰결과를 이용하였으며, SWNTs의 직경은 AFM 관찰 및 Raman 스펙트럼의 분석에서 도출하였다. 실험결과, 제올라이트 종류에 따라서는 명확한 튜브직경 분포의 변화 없이 비교적 좁은 직경분포를 갖는 SWNTs가 합성되었으며, 합성온도가 $850^{\circ}C$ 이하로 감소되면 합성수율이 현저히 감소되는 것을 알 수 있었다. 촉매박막의 두께가 1 nm 이상인 경우에서는 직경 5 nm 전후의 나노입자가 형성되었으며, 이때 SWNTs의 합성수율은 높았으나 다양한 직경의 튜브가 합성이 된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 촉매입자의 크기가 2 nm 이하에서는 합성수율은 다소 저하되었으나, SWNTs의 직경분포의 폭이 상대적으로 훨씬 좁아지는 것을 알 수 있었다. 추후, 극미세 촉매와 저온합성 환경에서의 합성수율 향상을 위한 합성공정의 개량이 지속적으로 요구된다.
As one of electro active polymers for soft smart materials, the ionic polymer metal composites (IPMC) are easy to produce through chemical reduction processing and show high displacements at low voltage. When the IPMC actuates, the deformation depends on a few factors including the structure of based membrane, species and morphology of the metal electrodes, the nature of cations and the level of hydration. As previously published, we have been studying on improvement of actuation through surface electrode modification of IPMC to grasp the effect of electrode morphology on actuation. This study is comparative experiments through the chemical reaction and deposition by ion beam assisted deposition (IBAD) in order to prepare the very thin and homogeneous surface electrode of IPMC. The IPMCs were prepared with different surface roughness of polymer membrane, and the influence of the surface roughness on the actuation was studied. By investigating the electrical properties and driving displacement, the actuating properties of IPMC with different surface roughness were studied.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.34
no.3
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pp.92-97
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2024
To improve the efficiency of water splitting systems for hydrogen production, the high overvoltages of electrochemical reactions caused by catalysts in the oxygen evolution reaction (OER, Oxygen Evolution Reaction) must be reduced. Among them, LDH (Layered Double Hydroxide) compounds containing transition metal such as Ni, are attracting attention as catalyst materials that can replace precious metals such as platinum that are currently used. In this study, nickel foam, an inexpensive metallic porous material, was used as a support, and NiCo LDH (Layered Double Hydroxide) nanocrystals were synthesized through a hydrothermal synthesis process. In addition, changes in the shape, crystal structure, and water decomposition characteristics of the Mo-doped NiCo LDH nanocrystal samples synthesized by doping Mo to improve OER properties were observed.
Zr-benzendicarboxylate structure, UiO-66 was prepared in 1-L batch scale by using a unique sonochemical-solvothermal combined synthesis method. The produced UiO-66 showed uniform particles of ca. $0.2{\mu}m$ in size with the BET surface area of $1,375m^2/g$ in high product yield (>95%). The UiO-66 showed 198 and 84 mg/g $CO_2$ adsorption capacity at 273 K and 298 K, respectively, with excellent $CO_2$ selectivity ($CO_2:N_2=32:1$) at ambient conditions. The isosteric heat of $CO_2$ adsorption varied from 33 to 25 kJ/mol as the adsorption progressed. The UiO-66 tested for xylene isomer separation in a liquid-phase batch mode confirmed preferential adsorption of the adsorbent for o-xylene over m-, and p-xylene.
Rapid industrialization with growing population leads to environmental water pollution. Demand in generation of clean water from waste water is ever increasing by scarcity of rain water due to change in weather pattern. Colorimetric detection of heavy metal present in clean water is very simple and effective technique. In this review membrane based colorimetric detection of mercury (II) ions are discussed in details. Membrane such as cellulose, polycaprolactone, chitosan, polysulfone etc., are used as support for metal ion detection. Nanofiber based materials have wide range of applications in energy, environment and biomedical research. Membranes made up of nanofiber consist up plenty of functional groups available in the polymer along with large surface area and high porosity. As a result, it is easy for surface modification and grafting of ligand on the fiber surface enhanced nanoparticles attachment.
Park, Jin-Tae;Kim, Chul-Joo;Yoon, Ho-Sung;Sohn, Jung-Soo
Resources Recycling
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v.17
no.5
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pp.52-59
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2008
Sol-gel process applied in this study was carried out by chelation of metal ions and citric acid. From the results of thermal gravimetric analysis and XRD analysis of gel powder obtained through sol-gel and heat treatment, gel powders are mostly amorphous, and crystallize completely at $900^{\circ}C$, and the crystalline structure of YAG increases with increasing calcinations temperature. Since YAG prepared by sol-gel & calcinations process was porous, and the sape and size was irregular and nonuniform, the shape and size of YAG powder had to be controlled. Therefore the effects of organic materials such as ethylene glycol and surfactant on the crystalline structure of YAG powder were investigated. Polyesterification of ethylene glycol and citric acid separated reaction area of metal ions in the solution and decreased the size of YAG primary particles. The addition of Igepal 630 as surfactant formed the droplet in the solution, and increased the size of primary particles which forms the aggregate of YAG In order to obtain monodispersed YAG particles of uniform size, gel powder prepared with organic materials had to be milled before calcination. And milling process was very important for obtaining YAG of uniform size.
In general, the presence of non-selective intercrystalline (grain boundary) defects in polycrystalline metal-organic framework (MOF) or zeolite membranes, which are known to be ca. 1 nm in size, causes lower membrane performance (selectivity) than the intrinsically expected. In this study we show that applying a thin polymeric coating of polydimethylsiloxane (PDMS) on a polycrystalline MOF membrane is effective to cap the non-selective intercrystalline defects and therefore improve membrane performance. To demonstrate the concept, first, polycrystalline UiO-66, one of Zr-based MOFs, membranes were prepared by an in-situ solvothermal growth. By controlling membrane growth condition with respect to growth temperature, we were able to obtain polycrystalline UiO-66 membranes at 150 ℃ with intercrystalline defects of which the quantity is not significant, so it can be plugged by the suggested PDMS deposition. Second, their performances were compared before and after the PDMS deposition. As expected, the PDMS deposition ended up with a noticeable increase in CO2/N2 ideal selectivity from 6 to 14, indicating successful intercrystalline defect plugging. However, the enhancement in CO2/N2 selectivity was accompanied by a significant reduction in CO2 permeance from 5700 to 33 GPU because the PDMS deposition not only plugs defects but also forms a continuous coating on membrane surface, adding an additional transport resistance.
Crack-free dried gel monoliths of the composition $Li_2O1{\cdot}7Al_2O_3{\cdot}8.6SiO_2$ have been prepared as a precursor of transparent glass-ceramic by the hydrolysis and polycondensation of mixed metal alkoxides in solutions containing N,N-dimethylformamide as the drying control chemical additive, alcohols, and water. It was investigated that activation energy for gelation according to the variation of water concentration ranged from 13 to 14 kcal/mol. Only when the amount of water for gelation was 3 times higher than the stoichiometric amount, monolithic dry gels were successfully prepared after drying at $70{\sim}75^{\circ}C$ and at a rate of 0.1~0.3%/h. The specific surface area, the pore volume, the average pore diameters of dried gel at $180^{\circ}C$ were about $239.40m^2/g$, 0.001~0.03 mL/g, and $145.62{\AA}$, respectively. It showed that the dried monolithic gel had a porous body. The DTA curve had the first exothermic peak around $800^{\circ}C$ and the 2nd peak around $980^{\circ}C$, which may correspond to crystallization of the gel.
A new manufacturing process of Fe-Cr-Al powder porous metal was attempted. First, ultra-fine fecralloy powders were produced by using the submerged electric wire explosion process. Evenly distributed colloid (0.05~0.5% powders) was dispersed on PU (Polyurethane) foam through the electrospray process. And then degreasing and sintering processes were conduced. In order to examine the effect of sintering temperature in process, pre-samples were sintered for two hours at temperatures of $1350^{\circ}C$, $1400^{\circ}C$, $1450^{\circ}C$, and $1500^{\circ}C$, respectively, in $H_2$ atmospheres. A 24-hour TGA (thermo gravimetric analysis) test was conducted at $1000^{\circ}C$ in a 79% $N_2$+21% $O_2$ to investigate the high temperature oxidation behavior of powder porous metal. The results of the high temperature oxidation tests showed that oxidation resistance increased with increasing sintering temperature (2.57% oxidation weight gain at $1500^{\circ}C$ sintered specimen). The high temperature oxidation mechanism of newly manufactured Fe-Cr-Al powder porous metal was also discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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