• Macromolecular Research
• /
• 제16권5호
• /
• pp.457-466
• /
• 2008

The relation between the phase separated morphologies and their transport properties in the polymer blend membrane for direct methanol fuel cell application was studied. In order to enhance the proton conductivity and reduce the methanol crossover, sulfonated poly(arylene ether sulfone) copolymer, with a sulfonation of 60 mol% (sPAES-60), was blended with nonsulfonated poly(ether sulfone) copolymer (RH-2000, Solvay). Various morphologies were obtained by varying the drying condition and the concentration of the casting solution (10, 15, 20 wt%). The transport properties of proton and methanol molecule through the polymer blend membranes were studied according to the absorbed water. AC impedance spectroscopy was used to measure the proton conductivity and a liquid permeability measuring instrument was designed to measure the methanol permeability. The state of water in the blend membranes was confirmed by differential scanning calorimetry and was used to correlate the morphology of the membrane with the membrane transport properties.

• 멤브레인
• /
• 제12권4호
• /
• pp.247-254
• /
• 2002

직접메탄올연료전지에 사용가능한 이온교환막을 개발하기 위하여 본 연구에서는 폴리설폰을 설폰화시켜 양이온교환막을 제조하였고 그에 대한 특성을 $150^{\circ}C$에서 열처리 전과 후를 통해 메탄을 투과도, 이온전도도, 이온교환용량 그리고 함수율 등에 대하여 평가하였다. 폴리설폰 고분자의 단량체와 설폰화제의 몰비가 1.4일 때 메탄올 투과도는 $2.87{\times}10^{-7} \;cm^2/s$(열처리 안함), $1.52{\times}10^{-7}\; cm^2/s$(열처리함)과 이온전도도는 1.10{\times}10^{-2}\; S/cm$ (열처리안함), 0.87{\times}10^{-2}\; S/cm$(열처리함)을 각각 보여 주었다. 그 이후의 몰비에서는 거의 증가하지 않았으며, 이러한 경향은 함수율과 이온교환용량에서도 같은 경향을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.37-39
• /
• 2008

본 연구에서는 저온 데칼 전사법을 이용하여 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)를 제조하였다. 제조된 MEA는 직접 메탄올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)를 이용하여 성능 테스트를 하였다. 저온 데칼 전사법은 $140^{\circ}C$의 낮은 온도에서 촉매 층을 데칼 기판에서 멤브레인으로 전사시키고, 전사된 촉매 층의 표면에 형성되는 것으로 알려진 이오노머 스킨 층의 형성을 막기 위해 이오노머/촉매/카본/기판의 구조로 되어 있는 데칼 기판을 사용한다. 저온 데칼 전사법으로 제조 된 카본 층이 있는 MEA의 DMFC 성능이 카본 층이 없이 데칼 전사법으로 제조된 MEA나 전통적인 고온 데칼 전사법으로 제조된 MEA, 또는 직접 스프레이 코팅법으로 제조된 MEA의 성능보다 높게 나온 것을 알 수 있다. 저온 데칼 전사법으로 제조된 MEA의 DMFC 성능이 향상된 것은 촉매 층 위에 이오노머 스킨이 형성되지 않아 반응물의 확산이 원활하게 이루어지기 때문이다. 이를 위한 특성 분석으로 EIS, CV를 측정하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제4권4호
• /
• pp.172-175
• /
• 2001

마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 Nanophase 촉매층을 형성하여 Direct Methanol Fuel Cell(DMFC)에 적용하였다. 일반적인 박막 증착 방법보다 높은 압력 (Ar/He혼합기체)에서 금속 Target과 탄소 Target을 동시에 스퍼터링하여 내피온막 위에 직접 코팅함으로써 기공성 있는 PtRu혹은 Pt및 탄소입자를 포함한 새로운 구조의 촉매층을 형성하였다. 본 방법에 의하여 $1.5mg/cm^2$의 PtRu(Anode) 및 $1mg/cm^2$ Pt(Cathode) 로딩으로 2M Methanol, 1 Bar공기, $80^{\circ}C$조건에서 $45mW/cm^2$의 출력을 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 상용방법에 의하여 제조된 전극보다 같은 조건에서 $30\%$의 성능향상을 제시한 것이다. 이는 Nanophase촉매층 구조로 인하여 초미세 분말을 적용하였고, 많은 량의 원자들이 입계에 배열하게 됨으로써 촉매반응을 원활하게 하고,연료의 공급을 효율적으로 해준 것에 기안한 것으로 판단된다. 그러므로, 본 연구의 결과를 응용할 경우 DMFC를 휴대용 전자기기에 적용함에 있어서 성능향상 및 가격경쟁력 확보에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• Carbon letters
• /
• 제1권1호
• /
• pp.27-30
• /
• 2000

Performance of direct methanol fuel cell using high porous active carbon as an uncatalysed diffusion layer in anode (composite electrode) has been evaluated. Effects of porous active carbon in anode were investigated by galvanostatic method and Fourier Transform Infrared spectroscopy. The single cell was operated with 2.5 M methanol at temperature of $80-120^{\circ}C$ and showed performance of $210-510\;mA/cm^2$ at 0.4V. By replacing conventional electrode with composite electrode, the increment of $290\;mA/cm^2$ in current density was obtained at $90^{\circ}C$and 0.4V. The potential decay of the single cell was about 14.5% for 20 days operation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.656-659
• /
• 2009

직접메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell)는 휴대용으로 사용할 수 있는 소형 전원용으로 주로 개발되고 있으며, 다양한 용도로 사용이 가능하다. 하지만 직접메탄올연료전지에서 전해질로 많이 쓰이는 Nafion막은 이를 통한 메탄올 크로스오버(Crossover) 때문에 연료전지의 성능을 제한시키고 있다. 본 연구에서는 Nafion 117를 사용하여 전극 면적 100cm2 의 DFMC용 MEA를 제작하고, 공기 유량을 3ml/mim으로 고정하고, 메탄올 유량을 2,3 ml/min로 각각 공기극와 연료극에 공급하여 온도변화(50, 60, 70, $80^{\circ}C$)에 따른 성능을 확인하였다. DMFC의 적당 반응 온도는 $70^{\circ}C$로 생각되고, 유량은 메탄올 2ml/min, 공기 3ml/min유량 공급시가 성능이 높게 나오는 결과를 얻으나 일정시간 지나면 성능이 메탄올 3ml/min, 공기 3ml/min유량 공급시 보다 성능이 떨어지는 현상이 일어나기 때문에 $70^{\circ}C$ 반응온도에 메탄올 3ml/min, 공기 3ml/min의 유량 공급이 본 논문에서 최적화된 성능을 내는 조건으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 D
• /
• pp.1870-1872
• /
• 1999

Performance of 20-cell stack for direct methanol fuel cell (DMFC) was tested at constant temperature. Electrode evaluation used to the stack was tested by the performance of a single cell. A new composite electrode prepared from active carbon cloth and high porous active carbon was developed for hydrophilic layer of the cell. Characteristics of a single cell using the composite electrode showed the current density of $500mA/cm^2$ at the cell voltage of 0.4V at $120^{\circ}C$. For the operating of 20 days. the cell voltage at constant cell current densty of $100mA/cm^2$ was slightly reduced from 0.62V to 0.53V with the cell voltage decay rate of 14.5%. Power of 20-cell stack at 5.3V, $100^{\circ}C$ was about 180W.

• 전기화학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.282-286
• /
• 2009

MWNT(CNTs)를 지지체로 촉매를 합성하고 특성평가를 진행하였다. $Pt/Au/TiO_2$는 CNTs(cabon 나노 튜브) 탄소 지지체에 첨가되어 직접 메탄올 연료 전지의 성능을 개선하였다. XRD와 SEM을 통해 아나타제 $TiO_2$와 Pt/Au를 확인하였고 각각의 입자 사이즈는 200 nm와 20${\sim}$25 nm 이다. 혼성 촉매의 활성은 CV를 통해 측정되었으며 제조된 촉매는 연료전지 이용에 유망하다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
• /
• pp.505-506
• /
• 2008

The direct methanol fuel cell (DMFC) is a promising power source for portable applications due to many advantages such as simple construction, compact design, high energy density, and relatively high energy-conversion efficiency. In this work, an electrochemical methanol sensor for monitoring the methanol concentration in direct methanol fuel cells was fabricated using a thin composite nafion membrane as the electrolyte. We have analyzed the I-V characteristic of the fabricated methanol sensor as a function of methanol concentration, catalyst electrode and platinum(Pt) dot.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1358-1360
• /
• 1997

In this paper, the performance of Pt/$WO_3$ and Pt-$WO_3$ electrodes was studied for the direct methanol fuel cell. The characteristics of Pt/$WO_3$ electrode which was prepared by using electrodeposition method was tested with half-cell experiment. The characteristics of Pt-$WO_3$/C electrode which was Prepared by using freeze-drying method was tested with a single cell experiment. The performance of DMFC single cell which was prepared by Pt-$WO_3/C$ and Pt/C showed a current density of $32mA/cm^2$ at $110^{\circ}C$ & 0.3V(0.5mg Pt/$cm^2$).