• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.23-31
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• 2004

For the fabrication of high efficient bifunctional electrocatalyst of oxygen electrode for PEM URFC (Polymer Electrolyte Membrane Unitized Regenerative Fuel Cell), which is a promising energy storage and conversion system using hydrogen as the energy medium, several bifunctional electrocatalysts were prepared and tested in a single cell URFC system. The catalysts for oxygen electrode revealed fuel cell performance in the order of Pt black > PtIr > PtRuOx > PtRu ~ PtRuIr > PtIrOx, whereas water electrolysis performance in the order of PtIr ~ PtIrOx > PtRu > PtRuIr > PtRuOx ~ Pt black. Considering both reaction modes PtIr was the most effective elctrocatalyst for oxygen electrode of present PEM URFC system. In addition, the water electrolysis performance was significantly improved when Ir or IrOx was added to Pt black just 1 wt.% without the decrease of fuel cell performance. Based on the catalyst screening and the optimization of catalyst composition and loading, the optimum catalyst electrodes for PEM URFC were $1.0mg/cm^2$ of Pt black as hydrogen electrode and $2.0mg/cm^2$ of PtIr (99:1) as oxygen electrode.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.847-853
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• 2016

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 모델을 적용하여 서펜타인 유로를 갖는 고분자 전해질 분리막(PEM) 연료전지의 성능평가를 수행하였다. PEM 연료전지의 전산 모델은 등온조건하에서의 이동현상을 고려하여, 물질 및 운동량 전달, 전극에서의 반응속도론 그리고 전기적 흐름을 모두 포함하였다. 한편, 병류로 흐르도록 형성된 구조의 유로 형태는 본 연료전지모델에서 유로의 폭과 높이의 비인 종횡비와 유로와 립 폭의 비인 반응면적비를 변화시키며 다양한 형상으로 고려되었다. 유로의 형상이 변화될 경우 연료전지 내부의 수소와 산소의 질량분율 분포가 계산되었으며, 이에 따라, 활성화과전압의 계산 값이 변하게 되며 전류밀도 분포가 최종적으로 결정되었다. CFD 결과는 종횡비가 클수록 성능이 증가하고 반응면적비가 클수록 성능이 감소하는 것을 보였다. 본 연구의 모델에 의하면 서펜타인 유로의 형상에 의해, 성능특성이 경향성을 보이는 결과를 보여주었으며, 이와같은 결과는 다른 문헌에 보고 된 CFD 결과들과 전반적으로 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.103-110
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• 2005

Proton conducting solid polymer electrolyte (SPE) membranes have been used in many energy technological applications such as water electolysis, fuel cells, redox-flow battery, and other electrochemical devices. The availability of stable membranes with good electrochemical characteristics as proton conductivity at high temperatures above 80 $^{\circ}C$ and low cost are very important for its applications. However, the presently available perfluorinated ionomers are not applicable because of high manufacturing cost and high temperature use to the decrease in the proton conductivity and mechanical strength. In order to make up for the weak points, the block copolymer (BPSf) of polysulfone and poly (phenylene sulfide sulfone) were synthesized and sulfonated. The electrolyte membranes were prepared with phosphotungstic acid (HPA)/sulfonated BPSf via solution blending. This study would be desirable to investigate the interaction between the HPA and sulfonated polysulfone. The results showed that the characteristics of SPSf/HPA blend membrane was a better than Nafion at high temperature, 100 $^{\circ}C$. These membranes proved to have a high proton conductivity, $6.29{\times}10-2$ S/cm, a water content, 23.9%, and a ion exchange capacity, 1.97 meq./g dry membrane. Moreover, some of the membranes kept their high thermal and mechanical stability.

• 공업화학
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• 제29권5호
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• pp.489-496
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• 2018

화학에너지를 전기에너지로 전환하는 친환경 에너지 자원으로 각광받는 연료전지에서 고분자 전해질 연료전지(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)의 비싼 백금촉매 사용, 고온가습조건에서의 전도도 감소 등의 문제로 음이온교환연료전지(anion exchange membrane fuel cell, AEMFC)가 주목을 받고 있다. 음이온교환연료전지는 비백금계 촉매를 사용하고 산소환원반응의 활성화 에너지가 낮아 효율이 더 우수한 장점이 있다. 하지만, 이산화탄소에 노출되어 전극손상, 이온전도도 감소 등의 문제점을 포함하여 여러 가지 해결해야 할 문제점이 있다. 따라서, 본 미니총설은 음이온 교환연료전지의 다양한 문제점을 여러 연구논문을 통해서 해결방안을 제시하고자 한다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.211-216
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• 2012

Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are the most appropriate for energy source of small robot applications. PEMFC has superior in power density and thermodynamic efficiency as compared with the Direct Methaol Fuel Cell (DMFC). Furthermore, PEMFC has lighter weight and smaller size than DMFC which are very important factors as small robot power system. The most significant factor of mobile robots is weight which relates closely with energy consumption and robot operation. This research tried to find optimum specifications in terms of type, number of cell, active area, cooling method, weight, and size. In order to find optimum 500W PEMFC, six options are designed in this paper and studied to reduce total stack weight by applying new materials and design innovations. However, still remaining problems are thermal management, robot space for energy sources, and so on. For a thermal management, design options need to analysis of Computational Fluid Dynamics (CFD) for determining which option has the improved performance and durability.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4673-4678
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• 2011

이 연구에서는 고분자 전해질 막 연료전지의 분리판 용 고분자/흑연 복합소재의 혼합 특성 및 점도 측정 방법에 관하여 연구하였다. 분리판은 전도성이 있어야 하기 때문에 흑연의 함량이 매우 높고 이 때문에 제조된 복합재료의 점도가 높아 점도 측정이 어려운 문제가 있다. 일반적으로 캐필러리 레오메터에서 사용되는 다이로 점도를 측정한 결과 압력이 시간에 따라서 계속 변하고 정상상태의 값을 보이지 않아서 점도 측정이 불가능 했다. 다이의 디자인을 변경하여 측정하면 압력이 정상상태를 보이는 것을 관찰할 수 있었으나, 흑연과 PET를 단순 용융 혼합하여 점도를 측정하는 경우에는 측정된 점도 값이 재현성이 없는 결과를 나타냈다. 여러 차례의 시행 오차 끝에 흑연과 PET를 작은 입자로 분쇄한 후 용융 혼합하면 재현성 있는 점도를 측정할 수 있고, 제조된 복합재료의 전기전도도 값도 재현성 있는 결과를 보임을 관찰하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권4호
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• pp.594-598
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• 2012

고분자 전해질막 연료전지는 연료극의 연료와 공기극의 공기에 각각 $H_2S$와 $SO_2$이 포함되어 있을 때 그 성능이 심각하게 감소한다. 본 연구는 고분자전해질막 연료전지의 공기극과 연료극에 1 ppm에서 10 ppm의 불순물 가스를 공급하여 전기적 성능측정을 통해 복합적인 황불순물이 단위전지에 미치는 영향을 확인하였다. 최적의 운전조건에서 불순물가스를 피독하였을 때 $SO_2$와 $H_2S$의 농도가 증가할수록 성능이 급격히 감소하였다(단위전지 온도 $65^{\circ}C$, 상대습도 100%). 그리고 황의 흡착은 MEA의 백금 촉매층 표면서 일어나며, 불순물 가스가 MEA에 누적되는 것을 확인하였다. 1, 3, 5, 및 10 ppm 4회의 연속적인 피독 후 연료전지의 성능이 0.71 V에서 0.54 V(76 %)로 감소하였다.

• 공업화학
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• 제16권4호
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• pp.507-512
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• 2005

리튬 이온 2차 전지의 부극으로 사용되는 탄소전극은 초기 충전시 전극 표면에 Solid Electrolyte Interphase (SEI)라고 불리는 부동태 피막을 형성한다. 초기 충전과정에서의 용매분해로 형성된 막은 충방전 용량에 큰 영향을 주는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 Kawasaki Mesophase Fine Carbon 부극과 1 M $LiPF_6,EC:DEC$ (1:1, 부피비)에 $Li_2CO_3$를 첨가하여 전극/전해질 계면에서 초기충전 온도에 따라 형성되는 부동태 피막의 전기화학적 특성을 시간대 전압법, 순환 전압-전류법, 임피던스법을 이용하여 조사하였다. 관찰된 결과에 따르면, 용매분해 반응이 일어날 때 리튬 이온의 전도도에 따라 용매분해 전위가 달라졌으며, 저온으로 갈수록 $Li^+$ 이온의 전도성이 떨어져 분해 전위 차이가 나타남을 알았다. 또한 여러 온도조건에서 초기 충전시 형성된 피막의 저항은 온도별로 달라짐을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제9권4호
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• pp.554-560
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• 1998

포스포늄 염을 포함하는 감습성 전해질 고분자 결로센서를 vinylbenzyl triphenyl phosphonium chloride(VTPC)/styrene=3/7의 공중합체로부터 제조하였다. 감습막은 금/알루미나 전극에 침적법에 의하여 도포하였으며 $25^{\circ}C$의 70%RH, 80%RH, 90%RH, 그리고 95% RH에서 임피던스는 $11M{\Omega}$, $980k{\Omega}$, $50k{\Omega}$, 그리고 $11k{\Omega}$를 각각 보여 주어 감습 특성은 결로 센서로서의 특성에 매우 적합하였으며 $15{\sim}35^{\circ}C$에서 온도 의존성 계수는 $-0.25%RH/^{\circ}C$이었으며 히스테리시스는 ${\pm}2%RH$ 이내에 존재하였다. 응답 속도는 70%RH에서 98%RH로 변화할 때 45초이었다. 신뢰성 시험으로서 온도 사이클, 습도 사이클, 고온 고습 저항성, 전기 인가, 장기 방치, 그리고 내수성을 측정하여 결로 센서로서의 적합성을 평가하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제26권5호
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• pp.573-578
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• 1994

동치미를 이용한 알카리성 이온음료 제조의 타당성 및 개선방안을 고찰하고자 염도 2.0%, 2.4%, 무와 소금물의 비율 1 : 1.5로 담구어 $0^{\circ}C,\;5^{\circ}C,\;10^{\circ}C$에서 각각 숙성시킨 동치미의 성분을 분석하여 최적으로 숙성된 동치미액을 취해 이를 역삼투공정에 의해 농축하여 성분을 비교 분석하였다. 당함량은 숙성이 진행되면서 증가하였다가 숙성적기 이후에는 감소하는데 이는 숙성이 진행되면서 동치미내의 미생물작용으로 당의 전환이 이루어지기 때문으로 사료되어진다. 무기물 함량변화는 소금성분이 무 조직내로 침투하여 조직내의 $K^{+},\;Mg^{2+},\;Ca^{2+}$와 치환되어 동치미액 중의 $Na^{+}$농도는 감소하고 $K^{+},\;Mg^{2+},\;Ca^{2+}$농도는 증가하는 경향이었으며 숙성온도가 높고 염도가 높은 동치미에서 보다 많이 검출되었다. 이들 동치미액 중 각 실험조건에서 최적의 품질을 나타내는 동치미를 5l 취해 역삼투시스템을 이용하여 농축한 결과 압력이 높을수록 고농도의 동치미액을 얻을 수 있었다. 한편 기존의 이온음료와 성분분석 비교 결과 당함량을 제외한 전해질 성분은 동치미 및 동치미 농축액이 기존의 이온음료보다 훨씬 많은 함량을 띠고 있어 향후 이온 음료로서의 개발 타당성이 매우 높은 것으로 사료되었다.