• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.439-445
• /
• 2007

Proton exchange membrane Fuel Cells(PEMFCs) have been spotlighted because of their broad potential application for potable electrical devices, automobiles and residential usages. However, their utilization is limited to low temperature operation due to the electrolyte dehydration at high temperature. High temperature PEMFC operation offers high CO tolerance and easy water management. This review presents development of high temperature($120{\sim}200^{\circ}C$) PEMFC. Especially, PEMFC which is based on acid-doped PBI membrane is discussed.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.26-33
• /
• 2012

Phosphoric acid-doped poly (2,5-benzimidazole) (DABPBI) was prepared by condensation polymerization of 3,4-diaminobenzoic acid for high temperature proton electrolyte membrane fuel cells. The membranes were casted directly using a hot-press unit and characterized by fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, conductivity measurement, scanning electron microscopy and tensile test. The proton conductivities of DABPBI are observed to be 0.062 and 0.018 $S{\cdot}cm^{-1}$ under 30 and 1% relative humidity, respectively at a temperature of $120^{\circ}C$ which is appreciably higher than that of Nafion 115 under similar conditions. The DABPBI membrane has demonstrated excellent thermo- mechanical properties and proton conductivity suggesting its suitability as a high temperature membrane.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.159-166
• /
• 2003

퍼플루오르설포닐 플로라이드 나피온 레진과 mordenite를 이용하여 $100^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동하는 고분자 전해질형 연료건지용 전해질 막을 제조하고, 물리적 특성, proton전도도 및 단위 전지의 성능을 측정하였다. 나피온/mordenite복합체 막은 나피온 레진을 용융한 후, mordenite를 무게별로 첨가하여 제조하였다. 고온 영역에서 proton 전도도를 측정한 결과, mordenite 함량이 증가할수록 층상 구조를 갖는 mordenite내에 존재하는 층간수의 느린 탈수 속도 때문에 proton 전도도는 증가하였다. 또한, 단위 전지 성능 측정 결과로부터, $130^{\circ}C$의 작동 온도에서 l0wt% mordenite를 함유하고 있는 복합체 막이 전체 영역에 걸쳐 가장 높은 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 같은 조건에서. l0wt% mordenite가 함유된 복합체 막 내부에 존재하고 있는 수분이 다른 조성의 막보다 더 많이 존재하게 되어, 복합체 막의 이온 전도도를 유지하기 때문이다. 따라서, 나피온/mordenite복합체 막은 $100^{\circ}C$이상에서 작동하는 고분자 전해질형 연료전지용 전해질 막으로서 적합하다고 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.147-147
• /
• 2010

An electrolyte membranes for high temperature/low humidity is a demand for the proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). In this work, we prepared hybrid membranes, which have novel glass content in the hydrophilic and hydrophobic part of sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPAES) by in-situ sol-gel synthesis of various functional silane. The effect of silicate from functional silane content on the proton conductivity, water uptake of the hybrid membranes under high temperature and low humidity was quantitatively identified. The silicate content contributed to the enhancement of not only proton conductivity, but also water retention ability for PEMFCs operation.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2008년도 춘계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.94-97
• /
• 2008

• 멤브레인
• /
• 제22권3호
• /
• pp.155-170
• /
• 2012

연료전지는 석유엔진과 비교하여 높은 전류밀도와 효율성, 그리고 친환경적이기 때문에 21세기 들어 대체 발전시스템으로서 각광받아왔다. 연료전지 시스템에서 고분자 전해질 막은 핵심부품으로써 현재 Nafion막이 연료전지시스템에서 사용 중이지만 높은 제조단가와 고온에서 낮은 전도도를 가지는 단점을 가지고 있다. 그러므로 많은 학자들이 낮은 제조단가, 높은 물리적 특성들을 달성하기 위한 연구를 진행하여 왔으며 연료전지의 상용화와 동시에 고성능의 연료전지의 개발을 위하여 많은 방법들이 개발되어 왔다. 그중, 유무기 복합막은 유기물과 무기물의 물성을 균일하게 조합할 수 있으므로 잠재성을 가지고 있는 제조방법이다. 본고에서는 다양한 무기물이 사용되어 제조된 유무기 복합막의 연구동향에 대하여 조사하였다.

• 멤브레인
• /
• 제32권5호
• /
• pp.292-303
• /
• 2022

이산화탄소 배출이 없는 고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 수송용, 발전용 시스템에 적용 가능한 친환경 에너지 변환장치이다. PEMFC의 주요 구성품 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 구동시간 동안의 높은 수소 이온 전도도와 물리화학적 안정성 갖춘 과불소화계 고분자(perfluorinated sulfonic acid, PFSA) 기반 PEM (PFSA-PEM)이 상용화 되어있다. 하지만 PFSA-PEM의 단점으로 지적되는 낮은 유리전이온도와 높은 기체 투과도의 보완이 요구되고 있다. 이에 본 총설에서는 PFSA-PEM의 성능 향상 및 단점 보완을 위해 1) PFSA의 측쇄부 길이를 조절함으로써 이온교환용량의 증가와 고분자의 결정성을 증가시켜 PFSA-PEM의 능력을 향상시킨 연구와 2) 유/무기 첨가제를 도입하여 수소 이온 전도도 및 물리적 안정성을 향상시키는 복합 막 연구 및 3) 다공성 지지체를 도입하여 PEM의 두께를 효과적으로 감소시켜 막 저항을 효과적으로 줄이고 내구성을 큰 폭으로 개선한 다공-충진막에 관한 연구를 소개하고자 한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제33권10호
• /
• pp.3279-3284
• /
• 2012

Poly(benzimidazole-co-benzoxazole)s (PBI-co-PBO) are synthesized by polycondensation reaction with 3,3'-diaminobenzidine, terephthalic acid and 3,3'-dihydroxybenzidine or 4,6-diaminoresorcinol in polyphosphoric acid (PPA). All polymer membranes are prepared by the direct casting method (in-situ fabrication). The introduction of benzoxazole units (BO units) into a polymer backbone lowers the basic property and $H_3PO_4$ doping level of the copolymer membranes, resulting in the improvement of mechanical strength. The proton conductivity of $H_3PO_4$ doped PBI-co-PBO membranes decrease as a result of adding amounts of BO units. The maximum tensile strength reaches 4.1 MPa with a 10% molar ratio of BO units in the copolymer. As a result, the $H_3PO_4$ doped PBI-co-PBO membranes could be utilized as alternative proton exchange membranes in high temperature polymer electrolyte fuel cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.378-378
• /
• 2009

The ionic liquid-based sulfonated hydrocarbon composite membranes was prepared for use in anhydrous high temperature-polymer electrolyte fuel cells (HT-PEFCs). Ionic liquid behaves like water in the composite membranes under anhydrous condition. However the composite membranes show a low conductivity and high gas permeability as the content of ionic liquid increases due to its high viscosity and content of ionic liquid, respectively. Hence, in order to enhance the proton conductivity and to reduce the gas permeability of the composite membranes with low content of ionic liquids, the acid containing a common ion of ionic liquid was added to the composite membranes. The characterization of composite membranes was carried out using small-angle X-ray scattering (SAXS), thermogravimetric analyzer (TGA) and impedance spectroscopy. As a result, the composite membranes containing acid showed higher proton conductivity than those with no acid under the un-humidified condition due to a decrease in viscosity. In addition, the proton conductivity of composite membranes increased with increasing mole concentration of acid.

• 전기화학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.9-13
• /
• 2016

Electrospun poly(ether sulfone) (PES) membrane impregnated with Nafion (PES-N) have been developed for high-temperature polymer-electrolyte membrane fuel cell (HT-PEMFC). The PES-N obtains highly thermal stability up to $430^{\circ}C$, which is higher than that of the commercial Nafion 212. The PES-N membrane shows a good proton conductivity of about $10^{-2}S\;cm^{-1}$ in a temperature range from $75^{\circ}C$ to $120^{\circ}C$. The membrane-electrode assembly (MEA) with the PES-N membrane exhibits a current density of $1.697A\;cm^{-2}$ at $75^{\circ}C$, and $0.813A\;cm^{-2}$ at $110^{\circ}C$ when the applied voltage is 0.6 V, whereas the MEA with the Nafion 212 membrane shows the current density of $0.647Acm^{-2}$ at $110^{\circ}C$. The results suggest that the PES-N can be a good candidate for a polymer electrolyte membrane of the HT-PEMFC.