• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.88.2-88.2
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• 2011

본 연구는 아연/공기전지 설계기술 개발을 위한 기초 연구로서 전산해석을 이용하여 전해질 유동에 따른 아연/공기전지의 성능 예측에 관한 것이다. 전산해석모델은 전기화학 방정식과 유체유동 방정식으로 구성하였으며, 화학종 반응에 관한 지배방정식으로는 Nernst-Planck식을 이용하였고 전극표면의 전기화학반응은 Butler-Volmer식을 이용하였다. 또한 유체유동 방정식은 Navier-Stoke식을 적용하여 전해질 유동에 따른 전기화학적 성능 변화를 모사하였다. 아연/공기전지 성능 평가 실험으로부터 얻은 I-V 곡선과 전산해석결과와의 비교/분석을 통하여 전기화학모델의 타당성을 검증하였으며, 유체 유동 방정식과의 연동해석을 적용하여 전해질 유입 위치 및 유입 속도에 따른 아연/공기전지의 성능 변화를 조사하였다. 아연/공기전지의 성능은 전해질 유입 위치가 아연극에 가까울수록, 유입 속도가 빠를수록 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.74.1-74.1
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• 2010

수치해석을 이용하여 형상 및 운전 조건에 따른 금속공기전지의 전기화학적 성능 변화를 조사하였다. 저전류밀도 영역에서의 전지 성능은 농도손실에 의한 영향이 미미하므로 활성화 손실과 저항손실만을 고려한 수치해서 모델을 적용하였다. 지배방정식은 전기전도식을 이용하였으며 전극 표면의 활성화손실을 모사하기위해 아연극(음극)에는 butler-volmer식을, 공기극(양극)에는 tafel식을 적용하였다. 실험결과와의 비교/분석을 통하여 수치해석 모델의 타당성을 검증하였다. 또한, 아연극과 공기극 사이의 간격과 전해질 농도 변화에 따른 아연공기전지 내부에서의 전류밀도분포를 조사하였으며, 분극곡선을 통해 전기화학적 성능을 평가하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.5 no.2
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• pp.74-78
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• 2002

Zinc Air battery obtain their energy density advantage over the other batteries by utilizing ambient oxygen as the cathode materials, and reusing cathode as recycled form. And specific capacity of zinc powder is as high as 820 mAh/g. However, if the pore size in cathode is small then the flow rate of air decreased, and as a result of that discharge voltage of batteries becomes low. We focused on resistance and porosity of cathode. So we studied the effects of conducting agents to zinc air batteries performance, capacity, power density, average discharge voltage, resistance. And we also measured porosity of cathode by the ASTM. So we have got optimum contents of conducting agent.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.6 no.3
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• pp.203-207
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• 2003

Zinc Air batteries obtain their energy density by utilizing ambient oxygen as the cathode materials. And specific capacity of zinc powder is as high as 820 mAh/g. When Zinc Air battery discharged at low current, then discharge voltage profile has very flat pattern until reach to end of voltage. But, when Zinc Air battery discharged at high current, then discharge voltage and energy becomes very low. So we focused on resistance and porosity of cathode with contents of PTFE. Wf studied on the effects of PTFE on performance of Zinc Air batteries. So we have got optimum contents of PTFE binder.

• Membrane Journal
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• v.22 no.3
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• pp.208-215
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• 2012

Gel polymer electrolyte membranes were prepared from blends of polyvinyl alcohol (PVA) and poly (acrylic acid) (PAA), by solution-cast technique. The PAA content in the blend varied from 30 to 80 wt%. With the gel polymer electrolyte membranes, Zn air batteries were fabricated. The gel polymer electrolyte membranes were characterized by means of stress-strain test, impedance test. The Zn air batteries were tested by current interrupt method and galvanostatic discharge method. The tensile strength and tensile modulus decreased with increasing PAA content in the gel polymer electrolyte membrane. On the other hand, the ionic conductivity increased with increasing PAA content. The effect of ionic conductivity trend of the gel polymer electrolyte membrane in the Zn air battery was confirmed through current interrupt method and galvanostatic discharge method experiments. The battery with higher PAA content gel polymer electrolyte membrane showed lower IR drop and higher discharge capacity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.74.2-74.2
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• 2010

전세계는 $CO_2$ 규제강화와 에너지의 효율적 사용에 대한 사회적, 경제적 요구가 증대되면서 친환경 에너지 설비와 지능형 전력망(smart grid)가 크게 예상되고 있다. 이에 따라 기존 내연기관에 근거한 발전산업 및 자동차 산업은 필연적으로 청정에너지 기반의 전기에너지로 점진적으로 대체될 것으로 판단된다. 따라서, 청정 발전 시스템의 보급 확대와 기존 에너지의 효율적 사용을 위해서 2차전지 기반의 전력저장 기술과 연료전지 기반의 분산발전 기술이 향후 미래에너지 산업의 근간이 되는 중요한 기술들로 부상하게 되었다. 아연/공기전지는 현재는 연료전지 개념의 1차전지에 기술수준이 머물러 있지만 향후 미래에는 기존의 리튬이온전지의 낮은 에너지밀도를 극복할 수 있는 미래 2차전지 기술의 하나로 평가받고 있다. 본 연구에서는 이러한 연료전지 개념의 아연/공기전지에 대하여 기존의 수소연료전지 기반의 분산발전 분야에 적용한다면 약 1/10 이하의 가격으로 조기에 시장진입이 가능할 것으로 판단하여 사전 타당성 연구 및 대면적화를 위한 기초 설계인자 연구를 수행하였다. 연구결과, 소형 단전지부터 약 800cm2까지의 대면적 단전지까지 대면적화를 위한 기초연구를 실시하였으며, 4개의 cell로 구성된 최고출력 90W급 전해질 순환형 미니스택 시스템을 구성하여 발전시스템으로서의 가능성과 문제점 등을 도출하였다. 이러한 시험결과를 바탕으로 25개의 cell로 구성된 약 1kW 급 스택을 설계하여 향후 소형 발전시스템을 제작하고자 하였다.

• Membrane Journal
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• v.24 no.3
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• pp.231-239
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• 2014

Polyetherimide (PEI) membranes for separators in Zn air batteries were prepared via phase inversion process from casting solution composed of PEI, n-methylpyrolidone (NMP), and polyvinylpurrolidone (PVP). Furthermore, Zn air batteries were fabricated with the separators. The effects of PEI content and PVP addition in the casting solution on the morphology, mechanical strength, ionic conductivity were investigated through SEM, stress-strain test and ac impedance test. The elelctrochemical performances of the batteries were evaluated through galvanostatic discharge analysis. The mechanical strength of the membrane increased with increasing PEI composition in the casting solution. Little effect of PVP addition into the solution on the mechanical strength of the membrane was investigated. The ionic conductivity value decreased with increasing PEI composition in the solution. With addition of PVP, ionic conductivity of membrane increased until 10 wt% to show the maximum value of 0.1 S/cm. In the higher range of PVP addition over 10%, the ionic conductivity decreased with increasing PVP addition. Ionic conductivity of separator strongly affected the capacity of Zn air battery, and the battery assembled with the separator which showed high ionic conductivity showed high capacity.

• Membrane Journal
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• v.24 no.1
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• pp.10-19
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• 2014

Porous flat sheet membranes for separators in Zn air batteries were prepared with polyethersulfone (PES) solutions by immersion precipitation phase inversion method. PES/polyvinylpyrrolidone(PVP)/N-methylpyrrolidone(NMP) mixtures were used for casting solutions and water was used for coagulant. With the separators, Zn air batteries were fabricated. The separators were characterized by means of stress-strain test, impedance test and SEM. The Zn air batteries were tested by current interrupt method (CIM) and galvanostatic discharge method. The tensile strength increased with increasing PES content in the casting solution while the ionic conductivity decreased. On the other hand, the ionic conductivity increased while the tensile strength decreased with increasing PVP content. The effect of ionic conductivity trend of the separator in the Zn air battery was confirmed through current interrupt method and galvanostatic discharge method experiments. The battery with the separator from casting solution with higher PES content showed higher IR drop and lower discharge capacity. And the battery with the separator from casting solution with higher PVP content showed lower IR drop and higher discharge capacity.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.04a
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• pp.61-61
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• 2004

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.11a
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• pp.157-175
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• 2004