• 전기화학회지
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• 제19권1호
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• pp.9-13
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• 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.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.496-513
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• 2022

본 연구에서는 음이온 교환막 수전해 시스템에 적용가능성을 확인하고자 상용 음이온 교환막인 FAA-3-50, Neosepta-ASE, Sustainion grade T, Fujifilm type 10의 관련 물성을 평가하였다. 음이온교환막을 이용하는 특성상 음이온교환기의 확인을 위하여 SEM/EDX를 이용하여 상용막의 모폴로지와 표면의 원소를 분석하여 상용막이 포함하고 있는 작용기의 분포를 확인하였다. 또한, UTM과 TGA를 이용하여 기계적 강도 및 열분해온도를 측정하여 수전해의 구동조건을 만족하는지 확인하였다. 음이온 교환막으로서의 성능을 파악하기 위하여 중요한 특성인 이온교환용량과 이온전도도를 측정하였으며, 알칼리 환경에서 구동되기 때문에 각각의 상용막의 내알칼리성을 확인하기 위한 내구성 테스트를 진행하여 비교하였다. 최종적으로 막-전극 접합체를 제조하여 수전해 single cell test를 진행하여 60℃, 70℃, 80℃의 온도 조건에서 cell 성능을 확인하였고 장기 cell test로 다른 온도에서 20 cycle 측정하여 수전해 성능을 비교하여 상용막의 음이온 교환막 수전해에 적용가능성을 비교하여 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.305-309
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• 2016

최근에 저가의 고분자 전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC)용 비불소계 전해질 막 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 sulfonated Poly (ether ether ketone) (sPEEK) MEA 내구성을 시험하기 위해 열화 가속화 기법을 이용하여 막과 전극이 동시에 열화되는 MEA 열화 실험을 진행하였다. 열화 전과 후에 I-V 분극곡선, 수소투과도, 전극 활성 면적, 막 저항과 부하 전달 저항을 측정하여 열화 전과 후를 비교하였다. sPEEK 막의 수소 투과도는 낮았지만, 저가습 OCV 조건에서 발생하는 라디칼에 Nafion과 같은 불소계막보다 sPEEK 막이 약했다. MEA 열화 실험 결과 144시간 후와 271시간 후 성능이 각각 15%와 65% 감소하였다. 144이후 급격한 성능감소의 주요인은 막에 발생한 핀홀의 Pt/C 입자에 의한 shorting 현상이라고 본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.125.1-125.1
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• 2010

A high efficiency polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell stack was developed for pressurized pure hydrogen and oxygen supplying conditions. The design objective for the cell stack was to maximize the electric efficiency and to minimize exhaust-gas emissions from it simultaneously. To achieve this objective, the cell stack was designed to use pure hydrogen and oxygen as fuel and oxidant, respectively, and to be operated under high gas inlet pressures and in a stage-wise dead-end operation mode. Major components constituting the cell stack, such as membrane electrode assembly, bipolar-plate, and gasket, have been developed to meet a target durability even in severe operating conditions: high gas inlet pressures and usage of pure oxygen. A high-power fuel cell stack was assembled using these components to verify the performance. The cell stack showed a good performance in terms of the efficiency and maximum power output.

• Carbon letters
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• 제9권4호
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• pp.303-307
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• 2008

The studies on integrated operation of fuel cell with fuel processor are very essential prior to its commercialization. In this study, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) was operated with a fuel processor, which is mainly composed of two parts, methanol steam reforming reaction and preferential oxidation (PROX). In fuel processor, ICI 33-5 (CuO 50%, ZnO 33%, $Al_2O_3$ 8%, BET surface area: $66\;m^2g^{-1}$) catalyst and CuO-$CeO_2$ catalyst were used for methanol steam reforming, preferential oxidation (PROX) respectively. PEMFC was operated by hydrogen fuel generated from fuel processor. The resulting gas from PROX reactor is used to operate PEMFC equipped with our prepared anode and cathode catalyst. PtRu/C catalyst gives more tolerance to CO.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.335-340
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• 2016

Hydrogen production through proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is expeditiously receiving international attention for renewable energy sources as well as energy storage system applications due to its environmentally friendly uses. A series of $Ir_{0.2}Ru_{0.8}O_2$ $Ir_{0.5}Ru_{0.8}O_2$ & $IrO_2$ catalysts were synthesized and electrochemically evaluated by using linear sweep voltammetry (LSV) technique. Furthermore, the PEMWE performances of full cells were evaluated by recording I-V Curves. The developed PEMWE stack was also operated in combination with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) to demonstrate the discrete regenerative fuel cell (DRFC) performances. Produced hydrogen and oxygen from PEMWE were used as a fuel to operate PEMFC to establish a DRFC system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.593-597
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• 2016

고분자전해질 연료전지에서 전해질막의 이온전도도에 미치는 상대습도, 전류밀도, 온도의 영향에 대해 연구하였다. 전해질막의 물의 함량과 물의 이동은 이온전도도에 많은 영향을 미친다. 전기삼투와 역확산만으로 물 이동을 모사하고 해석하였다. 이온전도도는 셀 밖에서 측정 장비로 막 상태에서 그리고 막전극합체로 구동상에서 측정되었다. 상대습도 증가에 따라 막 내 물 함량이 증가하였고 물 함량 증가에 따라 이온전도도도 상승하였다. 전류밀도 증가에 따라 전기삼투와 역확산에 의한 물의 양이 증가해 물 함량이 선형적으로 증가하였고 그 결과 전류밀도 증가에 따라 이온전도도가 선형적으로 상승하였다. 온도가 $50^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$C로 증가함에 따라 이온전도도는 약 40% 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.181-186
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• 2016

최근에 저가의 고분자 전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC)용 비불소계 전해질 막 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 sulfonated Poly(ether ether ketone)(sPEEK)막의 특성을 술폰화도, 상대습도, 단위 전지 온도에 따라 PEMFC 운전 조건에서 비교하였다. I-V 분극곡선, 수소투과도, 전기화학적 표면적, 막 저항 및 부하 전달 저항 등을 측정 분석했다. 술폰화도와 온도, 상대습도가 높을수록 성능이 높았으며, 특히 낮은 슬폰화도와 낮은 상대습도에서 이온 전도도 감소 때문에 성능이 큰 폭으로 감소함을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제34권6호
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• pp.540-546
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• 2010

본 실험실에서 연구되어진 poly(vinyl alcohol)(PVA)/poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA) 이온교환막에 메탄올 투과도 감소를 위하여 실리카기를 함유하고 또한 프로톤 도너 역할을 할 수 있는 3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid(THS-PSA)를 도입하여 가교된 PVA/PSSA-MA/THS-PSA 막을 제조하였다. 제조된 막의 내구성 향상을 위하여 500 ppm $F_2$ 기체를 이용하여 시간에 따라 직접불소화를 실시하였으며, 불소기의 도입에 따른 막의 물리화학적 변화를 관찰하기 위하여 접촉각 특정, 열 중량분석 및 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 통해 확인하였다. 표면불소화된 PVA/PSSA-MA/THS-PSA막의 전기화학적 특성을 평가하기 위하여 함수율, 이온교환용량, 이온전도도, 메탄올 투과도 측정을 실시하여 상용화된 Nafion 115와 비교하였다. 불소화 시간이 증가함에 따라 도입된 불소의 함량은 최고 4.3%의 함량과 50 nm의 침투 깊이를 나타내었다. 불소화 시간이 60분 경과했을 때 이온전도도는 0.036 S/cm으로 Nafion 115의 0.024보다 향상되었으며, 메탄올 투과도는 $9.26E-08cm^2/s$으로 Nafion의 1.17E-06보다 감소되었음을 확인하였다. 또한 MEA를 제작하여 전류밀도에 따른 셀 전압을 측정하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.148-154
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• 2009

대면적 ($150cm^2$) 막전극 접합체(MEA)를 사용하는 직접메탄올연료전지(DMFC)의 내구성과 관련하여, 장시간 운전에 따른 공기극의 열화 현상을 공기극면의 위치별로 고찰하였다. 500시간 동안 정전류 조건으로 운전한 대면적 MEA를 공기극 입구, 중간, 출구의 세 부분으로 분할 하여 각각의 MEA에 대한 성능을 관찰한 결과, 대면적 MEA 운전시 홍수 (flooding) 현상이 심했던 공기극 출구 쪽 MEA의 성능 저하가 두드러졌다. 이는 홍수 현상에 의한 촉매의 열화 및 GDL의 박리에 의한 것으로 판단된다. 이 중 특히 촉매의 열화 현상과 관련하여, 출구 방향으로 갈수록 촉매의 전기화학적 활성 면적의 감소가 관찰되나 이는 촉매 입자의 뭉침 (agglomeration) 현상에 의한 것이라기 보다는 촉매 입자의 용해 (dissolution)와 이동 (migration)으로 인한 촉매의 유실 때문인 것으로 판단된다. 전체적인 성능 감소 및 촉매의 열화 정도는 공기극의 홍수와 직접적인 비례관계가 있으며, 이를 해소하기 위한 물관리 기법 및 분리판 디자인의 개선이 요구된다.