• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.104-109
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• 2007

연료 전지의 소형화를 위하여 흑연(graphite)를 기본으로 하는 분리판을 실리콘분리판으로 대체하였으며, 실리콘 분리판과 active area가 $4cm^2$인 MEA (membrane electrode assembly)와 결합하여 단위 전지를 제작하였다. 단위 전지에 공급되는 수소와 산소의 공급량은 고정하고 가습기의 구동 온도만을 변화시키면서 단위 전지의 성능을 확인하고 최적의 가습 조건을 결정하였다. 또한 가습 조건이 실리콘으로 제작된 연료 전지 스택에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실리콘 분리판과 2개의 MEA로 이루어진 스택을 제작하여 가습 조건의 영향을 알아보고 실리콘 분리판으로 제작된 연료전지 스택의 문제점 및 특징을 알아보았다.

• 전기화학회지
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• 제9권3호
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• pp.118-123
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• 2006

반복적인 작동/멈춤에 의해 고분자전해질 연료전지의 성능 감소가 촉진되며, 이는 연료전지 자동차의 상용화를 위해 반드시 해결되야 한다. 고분자전해질 연료전지 스택의 운전을 정지했을 때 연료극 유로에는 수소가, 공기극 유로에는 공기가 남아 있어 연료전지가 열림회로 전위 상태에 한동안 유지되며 이로 인해 촉매의 소결이 촉진되고 과산화수소 라디칼이 형성되어 전해질를 분해시키는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 반복적인 작동/멈춤이 따라 고분자전해질 연료전지의 성능 감소와 막-전극 접합체의 특성에 미치는 영향을 조사하고, 운전 정지 시 잔존 수소를 제거함으로써 연료전지 스택의 내구성을 향상시키는 방법을 제안하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.6-10
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• 2021

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 고분자 막의 shorting 저항(Shorting Resistance, SR)은 고분자 막의 내구성에 관한 중요한 지표다. SR이 감소하면 shorting 전류(Shorting Current, SC)가 증가하여 내구성과 성능이 감소하고, SR이 약 0.1 kΩ·㎠ 이하가 되면 shorting이 발생하여 온도가 급상승하고 MEA(Membrane Electrode Assembly)를 연소시켜 스택 구동이 종료된다. Shorting 현상을 방지하기 위해서는 SR을 제어해야 하므로 SR에 영향을 주는 조건들에 대해서 연구하였다. SR 측정방법들에서도 차이가 있어서 DOE(Department of Energy)와 NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization) 방법을 개선한 SR 측정법을 제시하였다. 상대습도와 온도, 셀 체결 압이 상승하면 SR이 감소함을 확인하였다. 고분자 막의 가속내구 평가과정에서 마지막 단계에서 SR이 0.1 kΩ·㎠ 이하로 급감해 수소투과전류밀도가 15 mA/㎠ 이상이 되었고, 이 MEA를 해체 후 SEM(Scanning Electron Microscope) 분석한 결과 고분자 막 내부에 백금이 많이 분포함을 보였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권9호
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• pp.1358-1370
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• 2003

The effects of anode, cathode, and cooling channels for a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) on flow fields have been investigated numerically. Continuous open-faced fluid flow channels formed in the surface of the bipolar plates traverse the central area of the plate surface in a plurality of passes such as a serpentine manner. The pressure distributions and velocity profiles of the hydrogen, air and water channels on bipolar plates of the PEMFC are analyzed using a two-dimensional simulation. The conservation equations of mass, momentum, and energy in the three-dimensional flow solver are modified to include electro-chemical characteristics of the fuel cell. In our three-dimensional numerical simulations, the operation of electro-chemical in Membrane Electrolyte Assembly (MEA) is assumed to be steady-state, involving multi-species. Supplied gases are consumed by chemical reaction. The distributions of oxygen and hydrogen concentration with constant humidity are calculated. The concentration of hydrogen is the highest at the center region of the active area, while the concentration of oxygen is the highest at the inlet region. The flow and thermal profiles are evaluated to determine the flow patterns of gas supplied and cooling plates for an optimal fuel cell stack design.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권7호
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• pp.642-650
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• 2008

고분자 전해질 연료전지 스택의 성능향상과 안전성 확보를 위하여 스택의 체결하중으로 인한 가스켓과 GDL의 구조적 거동을 살펴보았다. 가스켓 구조 해석의 경우 하중과 변위의 초탄성 거동을 표현하기 위하여 Mooney-Rivlin의 변형률에너지 함수를 사용하였으며, 재료물성을 구하기 위하여 단축 인장 및 등가 이축 인장 시험을 수행하였고 유한요소 해석과 비교하였다. GDL의 물성측정을 위하여 압축 하중의 변화에 따라 두께변화를 측정하였고 단위 셀을 제작하여 하중의 변화에 따른 채널의 압력차를 측정하였다. 실험 데이터를 바탕으로 채널 단면적의 변화를 계산, 유한요소 해석결과와 비교하였다.

• 설비공학논문집
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• 제24권2호
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• pp.91-101
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• 2012

A 200 W portable polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system is developed. The PEMFC system consists of an air-cooled fuel cell stack module, a fuel supply subsystem, a power management subsystem, and a control electronics subsystem. The control logic is designed for the stable system operation. The system-level performance evaluation discloses that the present PEMFC system provides a rated power output of 200.5 W at 13.4 V with the maximum balance-of-plant (BOP) efficiency of 72%, and maximum system efficiency based on lower heating value (LHV) is 37% at 120.7 W system power output.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.29-32
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• 2008

Testing was conducted to determine the performance of a residential fuel cell system when subjected to DSS and WSS operation, especially for start-up and shut-down characteristics. In terms of start-up time, it took about 70min to start output power generation and stably to reach 1kW at cold start. Measurement of the characteristics of heat and power generation were carried out at start-up and shut-down time. Fuel gas is used for heating both reformer and stack from start-up to the beginning of power generation. In terms of start-up and shut-down characteristics, it was important to control the reformer temperature precisely. The average output water temperature during the rated output operation(960W) was $63.2^{\circ}C$ constantly. The results of the investigation are being used to develop a new test protocols for residential fuel cell system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.55-58
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• 2006

An experimental study is performed to evaluate the performance and the efficiency by humidifying MEA and by making the double-layered catalyst in a fuel cell system which is taken into account the physical and thermal concept. An electrical output produced by PEMFC(Polymer Exchange Membrane Fuel Cell) is measured to assess the performance of the stack and the efficiency is also evaluated according to the different situation in which is placed with and without the humidification of MEA(Membrane Electrolyte Assembly). Subsequently, It is found that the measured values of MEA voltage and current are influenced by the MEA temperature, humidification, and the double-layered catalyst which gives more enhanced values to apply for electric units.

• 전자공학회지
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• 제30권1호
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• pp.43-49
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• 2003

이동 전자기기 혹은 이동 전원에 적용 가능한 휴대용 Fuel Cell에 필요한 재료는 놀은 전력을 요구하는 주택용이나 무공해 자동차용 및 대형발전 장비용 Fuel Cell과는 다르게 이해되어야 한다. 휴대용 Fuel Cell은 상온, 상압에서 작동되어야 하고 Fuel Cell의 효율을 높이기 위한 여러가지 주변 장치들이 제거 혹은 소형화 되어야 하므로, 이러한 열악한 조건에 적합한 재료의 개발이 필수적이다. 본 논문에서는 휴대용 Fuel Cell이 요구하는 촉매층, 확산전극, 수소이온 전도막 재료 및 Stack 혹은 Cell Pack의 개념에 대해 설명하고자 하며, 본 연구소에서 개발한 소형 PEMFC(MEA : 400㎽/㎠-무가습 수소/공기, 1 Bar, 30℃, Membrane: 0.1S/㎝; Stack : 40W)와 소형 DMFC (MEA : 50㎽/㎠-5M 메탄올 Passive, 상온 ; MEA : 100㎽/㎠ 2M 메탄올-Active, 1Bar, 상온 ; Membrane : Hybrid : Cell Pack : 2W)와 관련한 기술내용 및 상용화 전망에 대하여 언급하였다.