• 전기화학회지
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• 제17권3호
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• pp.179-186
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• 2014

Methanol electro oxidation on the surface of carbon paste modified by $NiCl_2/6H_2O$ was studied in 1M NaOH by potentiostatic and potentiodynamic methods. Ni/C catalyst by the concentration of 5% Ni showed about twice higher electro catalytic activity than Ni metal. The amount of monolayer's on the surface of electrode is almost one order higher for Ni/C than Ni electrode. The kinetic parameters and the diffusion coefficient of methanol were derived from chronoamperometry (CA) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.461-462
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• 2017

가장 대표적인 연료전지인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell)은 두 개의 전극으로 이루어지며, 각 전극(electrode)에 공급되는 수소(anode)와 공기(cathode)의 원활한 반응을 위해 촉매(catalyst)로서 백금(Pt)을 사용한다. 이 때, 촉매의 실험 조건에 따라 연료전지 두 전극의 반응이 달라지므로 촉매의 가변성 즉, 가변적인 전극 조건에 따른 전기화학적 특성이 면밀히 분석되어야 한다. 그러므로, 본 논문에서는 촉매의 변화에 기인한 가변적인 전극 특성에 따른 연료전지의 전기화학적 특성 분석을 실시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.61-69
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• 2013

Polymer exchange membrane (PEM) fuel cells have multifunctional properties, and bipolar plates are one of the key components in these fuel cells. Generally, a bipolar plate has a gas flow path for hydrogen and oxygen liberated at the anode and cathode, respectively. In this study, the influence of iodine applied to a bipolar plate was investigated. Accordingly, we compared bipolar plates with and without iodine coating, and the performances of these plates were evaluated under operating conditions of $75^{\circ}C$ and 100% relative humidity. The membrane and platinum-carbon layer were affected by the iodine-coated bipolar plate. Bipolar plates coated with iodine and a membrane-electrode assembly (MEA) were investigated by electron probe microanalyzer (EPMA) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) analysis. Polarization curves showed that the performance of a coated bipolar plate is approximately 19% higher than that of a plate without coating. Moreover, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis revealed that charge transfer resistance and membrane resistance decreased with the influence of the iodine charge transfer complex for fuel cells on the performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.1-8
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• 2009

Hydrogen production by the reaction of aluminum alloys and NaOH solution was studied for an automotive proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) application. In our experiment conditions($30{\sim}75^{\circ}C$, NaOH $0.5{\sim}5M$), passivation of aluminum was not occurred. Higher rate of hydrogen production was observed at the reaction with Al alloys that contain impurities. With an increase in reaction temperature, hydrogen production rate by an increase in NaOH concentration increased much. When hydrogen was fed into the anode without filtering, PEMFC cell performance decreased 35% by ionic contamination such as $Na^+$ on the membrane and electrode. Thus, filtering of produced hydrogen is necessary for PEMFC operation.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.13-17
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• 2003

직접 메탄을 연료전지의 음극 촉매로 사용되는 Pt-Ru/C를 솔-젤법을 이용하여 크라이오젤 및 에어로젤 형태로 제조하였다. 탄소의 원료가 되는 유기물의 종류에 따라 B종의 촉매를 제조하였으며 XRD분석에 의해 금속이 탄소담체 위에 고분산되어 있음을 확인하였다. 초임계건조, 탄화. 환원 공정을 거쳐 완성된 에어로젤 촉매의 전극 활성은 Cyclic voltametry를 이용한 half cell test를 통하여 평가하였다. 그 중 Phloroglucinol-Formaldehyde(PF) 형의 촉매가 가장 우수한 활성을 보였으며 내구성 또한 양호하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.157-163
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• 2007

During PEMFC operation, low current and low humidity conditions accelerate the degradation of perfluorosulfonic acid membrane. But, there have been no studies that clearly explain why these conditions accelerate the membrane degradation. In this study, the hydrogen permeability through the membrane, I-V polarization of MEA, fluoride emission rate(FER) in effluent water were measured during cell operation under low current densities and low relative humidity(RH). The experimental results were evaluated with oxygen radical mechanism the most commonly known for membrane degradation. It seems that low RH of anode is a good condition for $H{\cdot}$ radical formation on the Pt catalyst and the low current condition accelerates the $H{\cdot}$ to form $HO_2{\cdot}$ radical attacking the polymer membrane.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.973-977
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• 2013

이 연구는 전기화학적 활성을 갖는 미생물들을 알아내기 위하여 농화배양 단계에서 시간에 따라 미생물연료전지의 미생물 군집 변화를 알아본 것이다. 접종원으로 하수처리장 혐기 소화액와 가축분뇨를 1 : 1로 혼합한 액을 사용하였다. 농화배양 과정에서 미생물 생장곡선에 따라 지체기, 대수성장기 그리고 정지기로 전류발생 패턴을 보면서 구분하였다. 전류가 안정적으로 발생되는 시점을 농화배양이 끝난 시점으로 판단하였으며, 이때 전류는 $0.84{\pm}0.06mA$가 발생되었다. 농화배양이 되어 가는 과정에서 미생물군집 변화를 전기영동(DGGE)에서 확인하여 시간에 따라 새롭게 나타나는 band나 농도가 높아지는 band 17개를 잘라내어 염기서열을 분석하였다. 이 결과 지체기와 대수성장 단계에서는 Clostridium, Rhodocyclaceae, Bacteriodete 그리고 Uncultured bacterium 등이 검출되었고, 정지기에서는 Geobacter sp., Rhodocyclaceae, Candidatus, Nitrospira, Flavobactriaceae, 그리고 Uncultured bacterium 등이 검출되었다. Geobactor의 경우는 이미 전기활성 미생물로 알려져 있는 미생물 종으로 이를 포함하여 이 연구에서 검출된 다른 미생물들 중에도 전기활성이 있는 미생물을 포함하고 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.758-763
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• 2014

토양 내에서 유기성 오염물질은 혐기성 미생물에 의해 분해되지만 전자수용체의 부족으로 상당량이 토양에 잔류하게 된다. 토양미생물연료전지(soil microbial fuel cells, SMFC)는 전극을 통해 전자 소비를 증진시켜 유기물 분해를 촉진시키고 동시에 전력도 생산하기 때문에, 다양한 유기성 오염원으로 오염된 토양을 환경 친화적으로 복원시킬 수 있는 기술로서 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 전극간 거리와 전극 크기가 SMFC의 전기적 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 유기물이 풍부한 토양과 인공폐수 혼합물을 이용하여 SMFC를 단일반응조로 구성하였다. SMFC에서 발생된 전력량은 전극간 거리가 멀어지거나 전극 크기가 작아질수록 내부저항이 증가하여 감소하였다. 전극 크기는 $64cm^2$로 고정하고 전극간 거리는 4~9 cm로 변화를 주었을 때, 전극간 거리가 4 cm 조건에서 최대전압 326 mV, 최대전력밀도 $19.5mW/m^2$가 얻어졌고 거리가 멀어질수록 전압발생량은 19~32% 감소하고 최대전력밀도는 56~69% 감소하는 것으로 나타났다. 전극 크기 변화 실험에서는 전극간 거리를 4 cm로 고정하고 전극 크기를 $16{\sim}64cm^2$로 변화를 주었다. 두 전극 크기가 $64cm^2$ 조건에서 최대전압 291 mV, 최대전력밀도 $0.34mW/m^3$로 측정되었으며 산화전극 크기가 작아지면, 최대전압은 19~29% 감소하였고, 환원전극의 경우는 3~12% 감소하였다. 최대전력밀도는 산화전극이 작아지면, 49~68% 감소하였고, 환원전극이 작아지는 경우에는 29~47% 감소하였다. SMFC는 인공폐수와 토양 혼합물질을 반응기 내부물질로 사용하기 때문에, 전자 및 이온전달속도가 느려 환원전극 크기에 비해 산화전극 크기에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.93-102
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• 2007

본 연구에서는 직접 메탄올 연료전지의 전기 화학 반응에 의해 발생하는 이산화탄소와 물의 조절을 위해 기체 발생과 흐름 현상을 관찰할 수 있는 3차원 모델을 개발하였다. 산화극 쪽에 발생한 기체의 조절은 직접 메탄올 연료전지를 설계하는데 중요한 문제이며, 연료 전지의 성능에 커다란 영향을 준다. 유로는 기체의 조절과 아주 밀접한 관계가 있으나 다양한 유로를 설계하고 실험하여 최적의 디자인을 찾는 것은 어렵고 바이폴라 플레이트의 높은 가격 때문에 많은 비용이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 전산 유체역학 모델링 기법을 도입하였다. 전산 유체역학을 기반으로 하여 개발된 two-fluid 모델을 이용하여 유체의 흐름 패턴을 시각화 하여 분석함으로써 실험의 횟수를 줄일 수 있었고, 대표적인 4가지 연료전지 유로인 serpentine, zigzag, parallel, semi-serpentine 형태에 개발된 모델을 적용하여 속도, 압력, 메탄올 몰분율, 기체 몰분율 등을 계산하였다. 계산 결과를 이용하여 각 형태의 특성과 장단점을 파악하였고, 이를 바탕으로 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 최적 유로를 설계 하였다.