• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.764-768
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• 2011

모노에탄올아민(MEA)으로 대표되는 습식 아민을 이용한 이산화탄소 포집 공정은 기술적 신뢰도가 높아 초기 CCS(Carbon Capture & Storage) 시장을 주도할 것으로 전망된다. 다만 흡수제 재생에 에너지 소비가 많은 점이 단점으로 지적 받고 있어 흡수제 재생 에너지 절감을 위한 다양한 공정 개선안이 연구되고 있다. 본 논문에서는 MEA 공정에서 흡수탑으로 유입되는 배가스를 분할 유입하는 공정 개선안을 제안 하고 시뮬레이터를 이용한 공정모사를 통하여 그 효과를 보였다. 배가스를 분할 유입한 결과 흡수탑 하단부에서 냉각효과가 있었고 이로 인해 흡수제 유량이 감소하였다. 배가스 분할 비와 분할 유입 단 높이를 변경하며 최적 분할 조건을 찾았으며 이때 흡수제 유량은 6.4%, 재생 에너지는 5.8% 감소하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.86.2-86.2
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• 2010

In order to improve polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) durability, the durability of membrane electrode assemblies (MEA), in which the electrochemical reactions actually occur, is one of the vital issues. Many articles have dealt with catalyst layer degradation of the durability-related factors on MEAs in relation to loss of catalyst surface area caused by agglomeration, dissolution, migration, formation of metal complexes and oxides, and/or instability of the carbon support. Degradation of catalyst layer during long-term operation includes cracking or delamination of the layer which result either from change in the catalyst microstructure or loss of electronic or ionic contact with the active surface, can result in apparent activity loss in the catalyst layer. Membrane degradation of the durability-related factors on MEAs can be caused by mechanical or thermal stress resulting in formation of pinholes and tears and/or by chemical attack of hydrogen peroxide radicals formed during the electrochemical reactions. All of these effects, the mechanical damage of membrane and degradation of catalyst layers are more facilitated by uneven stress or improper MEA fabrication process. In order to improve the PEMFC durability, therefore, it is most important to minimize the uneven stress or improper MEA fabrication process in the course of the fabrication of MEA. We analyzed the effects of the MEA fabrication condition on the PEMFC durability with MEA produced using CCM (catalyst coated membrane) method. This paper also investigated the effects of MEA fabrication condition on the PEMFC durability by adding additional treatment process, hot pressing and pressing, on the MEA produced using CCM method.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권1호
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• pp.64-81
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• 2019

본 연구는 MEA(Model Eliciting Activity)활동에서 나타나는 초등과학영재들의 문제해결 과정에서 나타나는 사고특성을 분석하는데 목적을 두었다. 이를 위해 광역시 소재 P대학부설 과학영재교육원 입학 선발과정에서 1차 창의적 문제해결력 검사를 통과한 40명의 초등과학영재를 대상으로 MEA활동을 실시하고 활동지를 분석하였다. 수행된 MEA활동은 'Coffee cup challenge'로 컵 도면을 활용하며 주어진 크기의 종이에 컵 옆면과 바닥을 가장 많이 배치하는 최적의 방법을 고안하는 활동으로 구성되어있다. 학생들이 문제해결과정에서 그린 3가지의 그림과 그 그림에 대한 설명이 주요 데이터로 수집되었으며, 통계적(상관분석)과 질적 분석을 통해 1)직관적 사고와 시각적 표현 그리고 2) 분석적 사고와 의사소통능력간의 관계를 분석하였다. 연구의 결과 1) 직관적 통찰은 시각적 표현능력과 전체 문제해결과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다, 2) 분석적 사고와 정교화 과정이 의사소통능력에 큰 영향을 주는 것으로 해석되었다. 따라서 본 연구는 MEA활동이 스스로 아이디어를 구성하고, 다양한 해결방법을 찾아갈 수 있는 학습기회를 제공함으로써 초등과학영재들에게 반성과 사고를 촉진하고 학문적 연결과 의사소통능력을 길러주는 유용한 활동임을 고찰하였다.

• 신재생에너지
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• 제6권1호
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• pp.46-52
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• 2010

Membrane electrode assemblies (MEAs) for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have been extensively studied to improve their initial performance as well as their durability and to facilitate the commercialization of fuel cell technology. To improve the MEA performance, particularly at low Pt loadings, many approaches have been made. In the present study, MEA performance improvement was performed by adding $TiO_2$ particles into the catalyst layer of MEA. Most of previous studies have focused on the MEA performance enhancement under low humidity conditions by adding metal oxides into the catalyst layer mainly due to the water keeping ability of those metal oxides particles such as $Al_2O_3$, $SiO_2$ and zeolites. However, this study mainly focused on the improvement of MEA performance under fully humidified normal conditions. In this study, the MEA was prepared by decal method aiming for a continuous MEA fabrication process. The decal process can make very thin and uniform catalyst layer on the surface of electrolyte membrane resulting in very low interfacial resistance between catalyst layer and the membrane surface and uniform electrode structure in the MEA. It was found that the addition of $TiO_2$ particles into the catalyst layer made by decal method can minimize water flooding in the catalyst layer, resulting in the improvement of MEA performance.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.230-234
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• 2005

Fabrication of MEA is important factor for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). MEA of PEMFC with hot pressing and direct coating method were prepared, and performances were evaluated and compared each other. The effect of MEA preparation methods, hot pressing methods and direct coating methods, on the cell performance was analyzed by impedance spectroscopy and SEM. The performance of PEMFC with direct coating method was better than with hot pressing method because membrane internal resistance and membrane-interfacial resistance were reduced by elimination of hot pressing process in MEA fabrication. In addition the micro structure of MEA with direct coating method reveals uniform interface between membrane and catalyst layer.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.189-195
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• 2023

PEMFC(고분자 전해질 막 연료전지) cathode 촉매로 Pt-Co/C가 내구성 향상 때문에 최근에 많이 사용되는 추세이다. 연료전지에서 전극과 전해질은 상호 간에 성능과 내구성 면에서 밀접하게 영향을 준다. Pt/C 전극 촉매에서 Pt-Co/C로 대체되었을 때 고분자 전해질막의 전기화학적 내구성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. PEMFC 고분자막의 전기화학적 가속 열화 과정에서 Pt-Co/C MEA(막전극접합체)의 내구성이 Pt/C MEA 내구성보다 높았다. FER (불소유출속도)와 수소투과도를 분석한 결과 Pt-Co/C MEA의 고분자막 열화속도가 Pt/C MEA보다 낮음을 보였다. OCV(개회로전압) holding 과정에서 Pt-Co/C 전극의 활성면적 감소속도가 Pt/C 전극보다 낮고, 고분자막에 석출되는 Pt 양도 Pt-Co/C MEA가 Pt/C MEA보다 작았다. 고분자막 내부의 Pt는 라디칼을 생성해서 고분자막을 열화시킴으로 Pt 석출 속도가 높은 Pt/C MEA의 고분자막 열화속도가 높게 나타났다. Pt-Co/C 촉매를 사용하면 전극 내구성도 향상되고, 고분자막에 석출되는 Pt양도 감소해서 고분자막의 전기화학적 내구성을 향상시켰다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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• pp.219-224
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• 2004

• 신재생에너지
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• 제17권2호
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• pp.50-58
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• 2021

We proposed an MEA development methodology that accurately measures intrinsic MEA performance while considering the uneven reaction environments formed inside a large-area BP. To facilitate measurement of the inherent MEA performance, we miniaturized the active area of the MEA to 3 cm², and prepared two MEAs with different ionomer contents of 0.65 and 0.80 (I/C). By simulating the operating conditions of a 100 cm² BP at the inlet (I), center (C), and outlet (O), the oxygen concentration and relative humidity were determined to be 20.7, 13.8, 11.7%, and 50, 66.1, and 70.1% respectively. We measured the performance and electrochemical analysis of the prepared MEAs under the three simulated conditions. Based on the results of statistical analysis of the evaluated MEA performance data, I/C 0.65 MEA had a higher average performance and lower performance deviation than I/C 0.80 MEA. Hence, it can be concluded that an I/C 0.65 MEA is a more effective MEA for large-area BP. Based on the above research process, we confirmed the effectiveness of the proposed MEA development methodology.

• 공업화학
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• 제23권5호
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• pp.445-449
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• 2012

고분자 전해질막 연료전지의 대량 생산을 위하여 막-전극 접합체(MEA) 활성화 방법의 개발이 중요한 현안이다. 현재 개발된 MEA활성화 방법은 시간이 많이 소요됨으로 인해 수소의 사용량 또한 증가하여 연료전지의 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 통상적인 활성화 방법은 활성화 원리를 주로 전해질 수화 관점에서 이해하였다. 반면, 본 논문에서 제안된 순환전압전류(cyclic voltammetry, CV) 활성화 방법은 전해질 및 촉매적 관점에서 별도로 분리하여 이해하였다. 따라서 전해질 관점에서는 상대 습도 100%인 가습된 질소를 공급하여 전극 및 막의 전해질을 수화시키는 과정으로 구성되고, 촉매적 관점에서는 CV 사이클을 수행하여 백금 촉매에 흡착되어 있는 불필요한 오염물질, 또는 산화피막을 제거하는 과정으로 수행된다. CV 활성화법은 2.5 h 내에 활성화가 종료되어 활성화 시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수소 사용량도 기존 활성화 방법에 비하여 1/4 이하로 감소시킬 수 있어서 효과적인 연료전지 활성화 방법으로 제안하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.290-297
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• 2016

The absorbent loss due to degradation in $CO_2$ capture process using aqueous alkanol amine solution has adverse effect on the economics of overall process. The degradation causes absorbent loss, equipment corrosion, foaming, adhesive material producing and viscosity increase in operation. In this study, the degradation characteristics of $CO_2$ capture process using MEA (monoehtanolamine) under various conditions such as $O_2$ partial pressure, $CO_2$ loading and absorbent temperature. The effects of iron, which generated from the equipment corrosion, on absorbent degradation were studied using $Fe_2SO_4$ containing MEA solution. The produced gases were analyzed by FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer) and the specifically measured $NH_3$ concentration was used as a degradation degree of aqueous MEA solution. The experiments showed that the higher $CO_2$ loadings (${\alpha}$), $O_2$ fraction ($y_{O2}$) and reaction temperature enhanced the more degradation of aqueous MEA solution. Comparing other operation parameters, the reaction temperature most affected on the degradation. Therefore, it could be concluded that the above parameters affects on degradation should be considered for the selections of $CO_2$ absorbent and operating conditions.