• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.131.1-131.1
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• 2010

고분자연료전지(PEMFC)에서 기체확산층(GDL)은 다공성의 카본 종이/천 위에 마이크로한 다공층을 가치는 구조로 촉매층을 지지하고 촉매층과 분리판 사이의 전류전도체 역할을 한다. 또한 촉매층에 연료와 공기 확산 및 생성된 물의 통로 역할을 하며 소수성인 전기전도성 물질로 이루어져 있다. 현재 연료전지에 쓰이는 가스확산층은 대부분 국외 회사에서 제조 수입 사용하는 현황이고 국내에서는 협진 I&C가 연구하고 있으나 상용화는 아직 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 탄소섬유의 전도성을 개선하고자 탄소섬유 표면에 금속코팅 시 최적의 접촉계면유지를 위한 표면처리 방법 및 공정을 조사 분석 후 최적 개선방법(농도/온도/압력/시간)을 설정하고자 하였다. 또한 선정된 공정인자별 수준별 시험 후 샘플링 된 시료를 토대로 금속물질이 탄소섬유 표면에 코팅(도금)된 금속-탄소섬유를 대하여 평가하여 최적화시키고자 탄소섬유로부터 carbon paper GDL의 모재를 개발할 계획이다. 앞에서 설명한 바와 같이 탄소섬유를 이용하여 paper making, resin impregnation, molding, carbonization/graphitization의 제조공정을 거쳐 paper형태의 GDL을 생산 및 평가하고자 하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.323-330
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• 2009

Efficiency of a fuel cell is determined by the generated water. If water is not removed sufficiently, water will be accumulated at GDL, which causes flooding. Therefore, water control is regarded as a crucial factor to sustain fuel ell performance. In this study, PTFE coating on the surface of carbon paper was carried out to establish optimum process for hydrophobic treatment of GDL. Carbon paper was immersed at different concentrations of nano-sized PTFE coating solution. Their characteristics were analyzed systematically by FE-SEM, water contact angle, cyclic voltamogam, XRD and FT-IR. The quantitative correlation between the amount of coated-PTFE on a carbon paper and concentration of coating solution was carefully investigated. It is suggested that the amount of PTFE-coating on a carbon paper can be managed by means of controling concentration of coating solution.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.386-392
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• 2014

The effective water management in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is one of the key strategies for improving cell performance and durability. In this work, an ex situ measurement was carried out to understand the water droplet behavior on the surface of gas diffusion layer (GDL) as a fundamental study for establishing novel water management. For that purpose, simplified cell including one rib and two flow channels was designed and fabricated. Using this ex situ device, the water droplet emergence through the GDL of the PEMFC was emulated to understand liquid water transport through the porous diffusion medium. Through the visualization experiment, the emergence and growth of water droplets at the channel/GDL interface are mainly observed with the surface characteristics of GDL (SGL 10BA, 24BA) and rib when the liquid water passes through the GDL and is expelled to the flow channel. It is expected that the results obtained from this study can contribute to the better understanding on the water droplet behavior (emergence and removal) in the flow channels of PEMFC.

• 열처리공학회지
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• 제25권2호
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• pp.65-73
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• 2012

The Gas Diffusion Layer (GDL) of fuel cell, are required to provide both delivery of reactant gases to the catalyst layer and removal of water in either vapor or liquid form in typical PEMFCs. In this study, the fabrication of GDL containing Micro Porous Layer (MPL) made of the slurry of PVDF mixed with carbon black is investigated in detail. Physical properties of GDL containing MPL, such as electrical resistance, gas permeability and microstructure were examined, and the performance of the cell using developed GDL with MPL was evaluated. The results show that MPL with PVDF binder demonstrated uniformly distributed microstructure without large cracks and pores, which resulted in better electrical conductivity. The fuel cell performance test demonstrates that the developed GDL with MPL has a great potential due to enhanced mass transport property due to its porous structure and small pore size.

• 한국식생활문화학회지
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• 제21권6호
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• pp.653-660
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• 2006

오징어 먹물두부의 응고제 종류에 따른 품질 특성을 살펴본 결과는 다음과 같다. 먹물두부의 수율을 GDL 먹물두부가 가장 높았으며, $MgCl_2$, $CaCl_2$ 먹물두부가 낮은 수율을 나타내었다(p<0.001). 그러나 두부 순물의 양은 두부 수율고 반대였다. 먹물두부의 pH는 $MgCl_2$ 두부가 가장 높았고, $CaCl_2$ 두부가 pH가 가장 낮았다(p<0.001). 먹물 두부 순물의 pH도 두부의 pH와 같은 결과였다(p0.001). 먹물두부의 산도는 $CaCl_2$ 두부가 가장 높았고, 글루콘산 칼슘 먹물두부의 산도가 가장 낮아 유의적인 차이가 있었다(p<0.001). 먹물두부 순물의 탁도는 $CaSO_4$, 글루콘산 칼슘, $CaCl_2$ 먹물두부 순으로 높았고, GDL 두부의 탁도가 가장 낮았다(p<0.001). 수분함량 측정 결과 $MgCl_2$ 두부의 수분이 가장 많았고, $CaCl_2$ 두부의 수분이 가장 작게 나타났다(p<0.001). SEM을 이용한 미세구조 관찰에서 GDL 두부와 글루콘산 칼슘 두부의 망상구조가 다른 응고제를 사용한 두부보다 크기가 작고 균일했다. 먹물두부의 관능검사 결과 외관의 기호도, 맛의 기호도에서 GDL 먹물두보가 가장 높은 점수를 얻었으며, 질감의 기호도 역시 GDL 먹물두부가 가장 높았다. 전반적인 기호도는 GDL, 글루콘산 칼슘 먹물 두부 순으로 높게 나타나 수용도가 높았다. 먹물두부의 색도 측정 결과 명도 L값과 적색도 a값은 GDL 먹물두부가 가장 높았고, 황색도 b값은 $CaCl_2$ 두부가 가장 높았다(p<0.001). 먹물 두부의 texture 측정에서 견고성, 껌성, 파쇄성은 글루콘산 칼슘 두부가 가장 높았다. GDL 두부는 견고성은 가장 낮았으나, 응집성은 가장 높게 나타났다. 이화학적 평가간의 상관관계 결과 두부 순물의 pH가 높을수록 산도는 높아지고, 탁도는 낮아졌다. 산도는 탁도, 수분함량과 부의 상관관계가 있었다. 관능검사와 기계적 검사간의 상관관계에서 수분함량은 다른 관능검사 항목과 부의 상관관계를 나타내었다. 기호도와 관능항목간의 상관관계 결과 전반적으로 구수한 향이 강하고, 응집성, 탄력성이 높을수록 기호도가 높게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.474-476
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• 2006

본 연구에서는 다양한 두께, loading 및 기공 구조를 갖는 MPL을 형성하여 DMFC용 확산층을 제조하였다. 본 실험에서 제조한 확산층의 경우, 두께가 증가하면서 기공이 micro-pore에서 meso-pore 영역으로 옮겨감을 확인할 수 있었으며, 또한 기공구조에 따라 공기 투과도 특성이 변화하는 것을 확인할 수 있었다 각각의 확산층은 서로 다른 운전 조건에서 우수한 성능(흑은 안정적인 성능)을 갖는 것으로 확인되었으며, 이는 용도에 따른 확산층의 적합한 구조 설계가 요구됨을 의미한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.207-210
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• 2005

In this paper, a two-dimensional cross-channel model was applied to investigate influence of the gas diffusion layer(GDL) property and flow field geometry in the anode side for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC). The GDL is made of a porous material such as carbon cloth, carbon paper, or metal wire mesh. To the simplicity, the GDL is represented as a block of material containing numerous pathways through which gaseous reactants and liquid water can pass. The purpose of present work was to study the effect of the GDL thickness and the porosity, and flow field geometry by computational fluid dynamics(CFD)

• 한국정밀공학회지
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• 제25권1호
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• pp.115-121
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• 2008

In this paper, a three-dimensional computational fluid dynamic model of a proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) with serpentine flow channel is presented. A steady state, single phase and isothermal numerical model has been established to investigate the influence of the GDL (Gas Diffusion Layer) parameters. The GDL is made of a porous material such as carbon cloth, carbon paper or metal wire mesh. For the simplicity, the GDL is modeled as a block of material having numerous pathways through which gaseous reactants and liquid water can pass. The porosity, permeability and thickness of the GDL, which are employed in the model parameters significantly affect the PEMFC performance at the high current region.

• 동아시아식생활학회지
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• 제17권4호
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• pp.547-553
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• 2007

강황 첨가 두부의 응고제 종류에 따른 품질 특성을 살펴본 결과는 다음과 같다. 강황 첨가 두부의 수율은 Milky-Mg, 복합 응고제, GDL첨가 두부의 순으로 높은 수율을 나타냈으며, $MgCl_2$ 첨가 두부가 가장 낮은 수율을 나타내었다. 응고제별 강황 첨가 두부의 산도는 0.005$\sim$0.012이었으며 각 시료간의 유의한 차이가 없었다. pH는 복합 응고제를 첨가한 강황 두부가 가장 낮았고, $MgCl_2$ 첨가 두부가 가장 높았다. (p<.001). 탁도는 응고속도가 늦은 GDL 첨가 두부가 가장 높았으며 p<0.01에서 유의한 차이가 나타났다. 수분 함량은 $CaCl_2$ 첨가 두부가 가장 높게 나타났으며, Milky-Mg 첨가 두부가 가장 낮게 나타났다(p<0.001). 강황 첨가 두부의 기계적 특성 중 색도에서 L값(명도)은 Milky-Mg 첨가 두부가 가장 밝았으며, a값(적색도)은 GDL 첨가 두부가 가장 높게 나타났으나 b값(황색도)은 가장 낮게 나타났다. 강황 첨가 두부의 texture 측정결과 견고성은 $CaSO_4$ > $CaCl_2$ > $MgCl_2$ > 복합응고제 > GDL > Milky-Mg 순이었으며, 응집성은 시료간에 p>.05에서 유의한 차이를 보였다. 탄력성, 검성, 부서짐성은 견고성이 높은 $CaSO_4$, $CaCl_2$, $MgCl_2$ 첨가 두부가 높게 나타났다. 외관과 질감의 기호도에서 복합 응고제와 GDL 첨가 두부가 가장 높은 점수를 얻었으며, 맛과 향의 기호도에서도 복합 응고제와 $CaSO_4$, GDL 첨가 두부가 높은 평가를 얻어 전반적으로 강황 0.01% 첨가 두유에 복합 응고제 0.45% 첨가와 GDL 0.3% 첨가 시 시각적 기호도와 기능적인 면에서 우수한 강황 두부로 제조될 것으로 사료된다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.273-283
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• 2008

고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.