• 폴리머
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• 제27권1호
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• pp.46-51
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• 2003

본 연구에서는 적절한 반응 삼상 계면대를 형성하기 위해서 카본블랙과 활성 탄소섬유를 혼합하여 연료전지의 전극을 제조하고, 전극 삼상 계면대의 변화를 고찰하였다. 활성 탄소섬유의 직량비에 따른 백금의 담지량과 백금 입자크기는 각각 원자흡광분석기와 X-선 회절기를 사용하여 분석하였다. 또한 비표면적( $S_{BET}$), 미세기공도 및 기공크기분포(PSD)를 포함하는 전극의 기공구조는 BET를 이용하연 고찰하였으며, 주사전자현미경을 이용하여 전극 삼상 계면대의 형태를 관찰하였다. 실험 결과, 백금의 담지율은 활성 탄소섬유의 첨가에는 큰 영향을 받지 않았다. 반면에, 전극 삼상 계면대는 30% 활성 탄소섬유를 카본블랙에 첨가하였을 경우 더 향상되었는데 이는 촉매의 활성점을 제공하는 미세기공 영역이 증가하였기 때문으로 사료된다.다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.111.2-111.2
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• 2010

삼상슬러리 기포탑 반응기의 설계 및 Scale-up을 위하여 기포탑의 직경변화에 따른 기체-슬러리 계면에서의 물질전달 현상의 Similarity를 검토하고, 기체-슬러리 계면에서의 물질전달 현상과 슬러리 기포탑 반응기의 운전변수 및 반응물들의 물성들과의 연관성을 고찰하기 위하여 삼상슬러리 기포탑의 물질전달계(System)에서 주요 파라메타를 도출하였으며, 이들 파라메터들을 이용하여 슬러리 기포탑반응기의 물질전달 Scaling을 검토하였다. 물질전달계의 주요제어인자로는 기체-액체 부피물질전달계수($k_La$), 슬러리상의 확산도($D_{SL}$), 기포탑의 직경(D), 기포탑 반응기에 유입되는 기체의 유입속도($U_G$), 기포탑 반응기 내부의 연속상인 슬러리상의 표면장력(${\sigma}_{SL}$), 슬러리상과 기체상간의 밀도차(${\rho}_{SL}-{\rho}_G$) 그리고 슬러리상의 점도(${\mu}_{SL}$)등 슬러리 상의 물성을 선정하였으며 중력가속도(g)를 선정하였다. 물질전달계의 Scling을 검토하기위하여 이를 재구성하였으며 기포탑 반응기의 구조와 직경이 변화함에 따라 이들 무차원군의 변화양상을 고찰하였다. 실험적으로 측정된 물질전달계수와 Scaling에 의해 예측된 물질전달계수를 비교 검토함으로써 본 연구의 Correlation의 적용범위를 제시하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권9호
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• pp.917-922
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• 1998

YSZ와 계면반응하지 않는 ${(La_{0.75}Sr_{0.25})}_{0.95}Mn_{0.8 }Co_{0.2}O_3$에 전해질 물질인 YSZ를 첨가하여 양극의 분극특성을 고찰하였다. LSMC에 YSZ를 첨가함에 따라 삼상계면(Three Phase Boundary)이 증가하고, 분극저항이 감소하여 60 : 40wt% 비에서 최소값을 나타내었다. LSMC-YSZ composite 전극은 $1200^{\circ}C$ 에서 소결하여 최소의 분극저항을 나타내었고, 정전용량의 값은 소결온도의 증가에 따라 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.213-216
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• 2007

PEMFC의 전기화학적 반응은 촉매, 이오노머, 기공이 만나는 삼상계면에서만 일어나므로, 전극 구조의 최적화가 성능 향상 및 장기안정성 확보에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 전극 미세구조를 실시간으로 분석하기 위해 임피던스 복소캐패시턴스법을 도입하고자 하였다. 즉, PEMFC의 양극에 질소를 공급하면 0.4 V 부근에서 전기이중층 형성 반응만이 일어나는 것을 확인하였으며, 이때 음극에는 수소를 공급하여 기준전극 및 반대전극으로 사용하였다. 측정된 임피던스를 복소캐패시턴스로 변환하고 허수부를 주파수에 대해 도시하면 피크 형태의 곡선이 얻어지는데, (1) 피크 면적은 전극/전해질의 계면면적, (2) 피크 위치는 이오노머 네트워크에 의한 수소이온 전도 특성, (3) 피크 폭은 다공성 구조의 균일도를 각각 나타내므로, 피팅 없이 직접적인 해석이 가능하다는 장점을 가진다. 반면, 기존의 Nyquist 도시법은 피팅에 의한 분석이 필요하며, 전극층의 불균일한 구조로 인해 단순한 등가회로 구성이 어려운 문제점을 가진다. 최종적으로, MEA 제작 조건 및 운전 조건을 변수로 하여 임피던스를 측정하고 복소캐패시턴스 분석을 수행하여, 퇴화 경로를 규명하고 운전 조건을 최적화하고자 하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.18-25
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• 1998

G $d_{0.2}$C $e_{0.8}$ $O_{1.9}$(CGO) for electrolyte and L $a_{0.5}$S $r_{0.5}$Mn $O_3$(LSM50) for cathode in Solid Oxide Fuel Cells(SOFC) were synthesized by citrate process. Specimens were prepared with sintering temperatures at 110$0^{\circ}C$, 120$0^{\circ}C$ and 130$0^{\circ}C$, which were fabricated by slurry coating with citric acid contents. Interfacial resistance was measured between cathode and electrolyte using AC-impedance analyzer. With various citric acid content, the degree of agglomeration for the initial particles changed. Also sintering temperature changed the particle size and the degree of densification of cathode. Factors affecting the interfacial resistance were adherent degree of the electrolyte and cathode, distribution of TPB(three phase boundaries, TPB i.e., electrolyte/electrode/gas phase area) and porosity of cathode. By increasing the sintering temperature, particle size and densification of the cathode were increased. And then, TPB area which occurs catalytic reaction was reduced and so interfacial resistance was increased.sed.sed.d.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.62-67
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• 2007

Optimization of cathode properties for intermediate temperature-operating SOFC (IT-SOFC) is carried out by using composite-type electrode structure in this study. Composite cathode may lower cathode overpotential by enhancing mixed ionic-electronic conductivity. In this study, particularly, LSM/YSZ, LSF/YSZ, LSCF/CGO, and PSC/CGO were selected as cathode materials. LSM/YSZ composite cathode showed the best performance of about 0.9${\Omega}cm^2$ at $700^{\circ}C$. It is inferred that the resistance is mainly affected by the reactivity between cathode and electrolyte which can cause the formation of resistive phases. Area specific resistance (ASR) characteristics were not changed significantly with decreasing sintering temperature of cathode, because reaction sites were increased even with worse adhesion of cathode on electrolytes.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권5호
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• pp.466-473
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• 2001

Ni-YSZ 음극의 미세구조와 임피던스특성에 미치는 YSZ 입자크기 및 소결온도의 영향을 고찰하였다. 0.3~0.6$\mu\textrm{m}$의 미세한 NiO 분말을 사용할 경우에는 NiO 분말과 크기가 비슷한 미세한 YSZ 분말(TZ8Y, 0.3$\mu\textrm{m}$)을 첨가했을 때 NiO의 입성장을 억제하는 효과가 가장 크고 환원후 Ni의 입자크기를 미세하게 유지할 수 있는 미세구조를 형성하였다. 또한 미세한 YSZ 분말 (TZ8Y, 0.3$\mu\textrm{m}$)과 조대한 YSZ 분말(FYT13.0, 2$\mu\textrm{m}$)의 혼합비를 달리하여 후막을 제조하였을 때에 TZ8Y 분말만 첨가한 조성이 가장 낮은 분극 저항을 나타내었다. 한편 소결온도는 삼상계면의 양과 분극저항에 영향을 주었으며, 140$0^{\circ}C$에서 소결한 시편의 분극저항이 가장 낮은 값을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.368-371
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• 2006

[ $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{1-x}Mn_xO_3$ ] cathode as a high performance cathode on YSZ electrolyte was studied by analyzing impedance spectra. It was shown that cathode property of $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{1-x}Mn_xO_3$ is bet ter than that of$La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$. At $700^{\circ}C$ in air environment, $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{0.4}Mn_{0.6}O_3$ cathode on CGO- layered YSZ electrolyte showed very low area specific resistance of $0.14{\Omega}cm^2$, which is low enough for intermediate-temperature sol id oxide fuel cells. This is because material properties of ionic conductivity and thermal expansion compatibility with electrolyte were optimized. Judging from activation energy and oxygen part i al pressure dependance of cathode property, it was noted that oxygen surface exchange kinetics is dominantly influential on cathode property in higher temperature region than $700^{\circ}C$ and oxygen self-diffusion in cathode material is more influential in lower temperature region.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.413-416
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• 2006

PtRu catalyst is most widely used as anode catalyst for a direct methanol fuel cell(DMFC). To promote the efficiency of the catalysts, it Is important to increase the triple phase boundary. In this study, we have tried to increase the triple phase boundaries in preparing electrocatalysts of the fuel cells, based on the process of grafting a proton-conducting agent onto the catalyst This grafted proton-conducting agent can act as an ionomer like Nafion, currently widely used ionomer. First, we have prepared the 80wt% PtRu/Ketjen Black electrocatalyst by an improved colloidal method. And, we have grafted methylsulfonate groups $(-CH_2SO_3H)$ into the catalyst as proton-conducting agents. As results of cyclic voltammety and single cell test of the membrane electrode assembly (MEA), we can conclude that the activity of the grafted electrocatalysts is superior to that of conventional ones, in performance of DMFCs. For our further study, we will investigate the optimum ratio of catalyst/grafted proton conduct Ing agent with maximum performance of a DMFC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.129-132
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• 2007

고분자 전해질 연료전지의 성능에 영향을 주는 많은 인자들 중에서도 촉매층의 조성과 구조의 최적화는 성능변화에 큰 요인으로 작용 된다. 촉매층내 반응 활성점인 삼상계면을 형성시키기 위해 함침하는 Nafion binder를 anode와 cathode의 두 전극에 이온당량(Equivalent weight, EW)이 동일하게 함침시켜 그 성능을 확인하였다. 그 결과를 토대로 anode와 cathode에 이온당량을 각기 다르게 하여 각각의 전극마다 이온당량이 미치는 영향에 대해서도 살펴보았다. Anode와 cathode의 이온당량을 동일하게 EW1100, EW1000, EW900으로 변화 시켜주었을 경우 이온당량의 물성치가 상대적으로 향상된 EW900의 단위 전지 성능이 가장 우수하였으며, 이온당량이 EW900이었을 때 최적의 Nafion binder 함침량은 EW1100의 Nafion binder 함침량과 동일하였다. Anode와 cathode에 함침하는 Nafion binder의 이온당량을 각각 EW1100과 EW900, EW900과 EW1100으로 MEA를 제조하여 전극에 따라 이용당량이 미치는 영향을 살펴보았다.