• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.106-112
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• 2021

최근에 알칼리막연료전지의 막전극접합체에서 이오노머에 의한 촉매 피독에 대한 연구 결과들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해서 전극 제조 시에 사용되는 유기용매의 성분을 조절하여 막전극접합체의 성능을 향상시키고자 하였다. Fuma-Tech사의 상용 이오노머를 사용하여 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)와 Ethylene glycol (EG)를 이용한 4가지의 혼합용매를 제조하였다. 혼합용액을 이용하여 제조된 캐소드 전극은 NMP기반의 상용 이오노머에 비해서 약 36%의 향상된 분극성능을 나타내었다. 이것은 용매의 종류에 따른 이오노머의 분산성 차이에 따른 결과로 추측되며 비균일성 분포의 이오노머가 전극의 성능을 향상시키는 것으로 관찰되었다. 이에 관한 원인분석을 위해서 막전극 접합체의 고주파 저항, 내부저항 보정 분극곡선, Tafel 기울기, Mass activity 및 임피던스 분광법을 사용하여 특성 분석을 실시하였다. 이오노머의 비용매의 비율 증가에 따라서 캐소드 전극 성능이 개선되는 것을 확인하였고, 이것은 이오노머의 입도 분포에 따라서 촉매의 피독이 감소되는 결과로 판단된다.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제18권11호
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• pp.810-814
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• 2017

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are some of the most efficient electrochemical energy sources for transportation applications because of their clean, green, and high efficiency characteristics. The optimization of catalyst layer morphology is considered a feasible approach to achieve high performance of PEMFC membrane electrode assembly (MEA). In this work, we studied the effect of the solvent on the catalyst layer of PEMFC MEAs fabricated using the electrostatic spray deposition method. The catalyst ink comprised of Pt/C, a Nafion ionomer, and a solvent. Two types of solvent were used: isopropyl alcohol (IPA) and dimethylformamide (DMF). Compared with the catalyst layer prepared using IPA-based ink, the catalyst layer prepared with DMF-based ink had a dense structure because the DMF dispersed the Pt/C-Nafion agglomerates smaller and more homogeneously. The size distribution of the agglomerates in catalyst ink was confirmed through Dynamic Light Scattering (DLS) and the microstructure of the catalyst layer was compared using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). In addition, the electrochemical investigation was performed to evaluate the solvent effect on the fuel cell performance. The catalyst layer prepared with DMF-based ink significantly enhanced the cell performance (1.2 A cm-2 at 0.5 V) compared with that fabricated using IPA-based ink (0.5 A cm-2 at 0.5 V) due to the better dispersion and uniform agglomeration on the catalyst layer.