• 공업화학
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• 제28권1호
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• pp.118-124
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• 2017

공랭식 고분자전해질 연료전지는 개방된 cathode구조로 인하여 시스템의 단순화와 부품 수 저감의 장점이 있다. 공랭식 연료전지는 최근에 많이 연구되고 있지만, 성능이 외부 환경에 영향을 받으며, 공기의 상대습도가 낮은 경우 전해질막의 건조로 인한 성능 감소가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 공랭식 연료전지의 성능에 영향을 주는 요인인 cathode 측 공기 유량과 anode 측 purge interval영향에 대해 분석하였으며, 스택을 운전하지 않는 상태로 장기간 보관하는 것이 성능에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 연료전지 외부에 설치한 fan의 전압을 조절하면 cathode 측 공기의 공급유량을 변화시킬 수 있고 스택의 온도도 제어할 수 있으므로, fan전압은 공랭식 연료전지의 성능에 영향을 주는 중요한 인자이다. 연료전지 시스템을 단순화하고 수소의 사용률을 높이기 위하여 anode 측은 dead ended anode (DEA) 기법을 사용하였다. 주기적인 purge를 실행하여 생성된 물과 가스를 배출하였으며, purge 주기를 변경하면서 스택의 성능에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 스택의 보관기간이 길어질수록 membrane dehydration으로 인해 성능이 감소하는 것을 실험을 통해 파악하였고, 단시간에 성능을 회복할 수 있는 기법을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.365-370
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• 2022

전기자동차 및 E-모빌리티 시장이 급속히 성장함에 따라 리튬이온전지는 현재 가장 주목받는 기술 중 하나로 여겨지고 있다. 따라서 높은 용량 및 출력, 급속 충전 성능을 가지는 고에너지밀도 전극 개발이 매우 중요한 상황이다. 고에너지밀도 전극 구현을 위해서 음극의 경우 실리콘, 주석 등 고용량 활물질 소재에 대한 연구가 진행되고 있는 상황이다. 하지만 이러한 고용량 활물질 소재는 전지의 충방전 과정 시 발생하는 부피팽창이 전지의 성능을 저하시키는 주된 원인이 된다고 알려져 있다. 따라서 활물질의 부피팽창을 완화할 수 있는 바인더 소재 개발이 매우 중요한 상황이며, 기존 PVDF, CMC/SBR계 바인더 뿐만 아니라 수용성 고분자(polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, aliginate 등)를 이용한 바인더 소재 개발 연구가 많이 보고되고 있다. 이처럼 앞으로 리튬이온전지의 고성능화를 위해서 바인더는 매우 중요한 기술이 되었으며, 본 논문에서는 리튬이온전지용 음극 바인더 소재의 연구 동향을 살펴보고자 한다.

• 청정기술
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• 제14권1호
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• pp.61-68
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• 2008

연료전지기술은 환경적으로 유해한 오염물질을 발생시키지 않으려, 높은 에너지 밀도를 가지는 청정에너지기술이다. 특히 고분자전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 넓은 응용분야로 인해 최근 큰 관심을 받고 있으며, 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 단위전지 내 연료극(anode) 및 공기극(cathode) 촉매 층을 대상으로 고분자전해질연료전지의 운전시간 경과에 대한 성능변화 및 안정성을 예측하는 모델링을 수행하였다 촉매층에서 발생하는 단위전지의 주요한 성능감소 원인으로 연료극에서의 일산화탄소 피독 현상을 고려하였다. 전지의 장기간 운전모델링 결과 연료극에 공급되는 기체 내의 일산화탄소 비율이 클수록 단위전지성능의 안정성이 크게 감소되는 것으로 나타났다. 또한 장기 운전시 공기극의 느린 산소환원반응과 백금의 용해와 소결에 의해 전지의 성능이 감소되는 것으로 나타났다. 이들을 극복하는 방안으로 연료극에 공급되는 수소의 비율을 높이고 공기극의 촉매층 내에 있는 백금양을 높이는 것을 제안하고자 한다.

• 한국환경과학회지
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• 제29권4호
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• pp.383-393
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• 2020

To increase electrolysis performance, the applicability of seawater to the iron-fed electro-Fenton process was considered. Three kinds of graphite electrodes (activated carbon fiber-ACF, carbon felt, graphite) and dimensionally stable anode (DSA) electrode were used to select a cathode having excellent hydrogen peroxide generation and organic decomposition ability. The concentration of hydrogen peroxide produced by ACF was 11.2 mg/L and those of DSA, graphite, and carbon felt cathodes were 12.9 ~ 13.9 mg/L. In consideration of durability, the DSA electrode was selected as the cathode. The optimum current density was found to be 0.11 A/㎠, the optimal Fe²⁺ dose was 10 mg/L, and the optimal ratio of Fe²⁺ dose and hydrogen peroxide was determined to be 1:1. The optimum air supply for hydrogen peroxide production and Rhodamine B (RhB) degradation was determined to be 1 L/min. The electro-Fenton process of adding iron salt to the electrolysis reaction may be shown to be more advantageous for RhB degradation than when using iron electrode to produce hydrogen peroxide and iron ion, or electro-Fenton reaction with DSA electrode after generating iron ions using an iron electrode.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권3호
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• pp.399-407
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• 2006

In this study, an electrical conductive carbon fiber was used as a biofilter matrix to electrochemically improve the biofilter function. A bioreactor system was composed of carbon fiber (anode), titanium ring, porcelain ring, inorganic nutrient reservoir, and VOC reservoir. Electric DC power of 1.5 volt was charged to the carbon fiber anode (CFA) to induce the electrochemical oxidation potential on the biofilter matrix, but not to the carbon fiber (CF). We tested the effects of electrochemical oxidation potential charged to the CFA on the biofilm structure, the bacterial growth, and the activity for metabolic oxidation of VOCs to $CO_2$, According to the SEM image, the biofilm structure developed in the CFA appeared to be greatly different from that in the CF. The bacterial growth, VOCs degradation, and metabolic oxidation of VOCs to $CO_2$ in the CFA were more activated than those in the CF. On the basis of these results, we propose that the biofilm structure can be improved, and the bacterial growth and the bacterial oxidation activity of VOCs can be activated by the electrochemical oxidation potential charged to a biofilter matrix.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.657-662
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• 2017

This paper presents the reversible electrolysis characteristics of a solid oxide fuel cell (SOFC) using a $10{\times}10cm^2$ anode supported planar cell with an active area of $81cm^2$. In this work, current-voltage characteristic test and reversible electrolysis cycle test were carried out sequentially for 2,114 hours at a furnace temperature of $700^{\circ}C$. The current-voltage characteristics for reversible electrolysis mode was measured at a current of ${\pm}26.7A$ under various $H_2O$ utilization conditions. The reversible electrolysis cycle was performed 50 times at a current of ${\pm}32.4A$. As a result, The performance degradation of SOEC mode was larger than that of SOFC mode.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권4호
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• pp.289-294
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• 2014

The stability of a solid oxide fuel cell (SOFC) stack is strongly dependent on the magnitude and profile of the internal chemical potential of the solid electrolyte. If the internal partial pressure is too high, the electrolyte can be delaminated from the electrodes. The formation of high internal pressure is attributed to a negative cell voltage, and this phenomenon can occur in a bad cell (with higher resistance) in a stack. This fact implies that the internal chemical potential plays an important role in determining the lifetime of a stack. In the present work, we fabricate planar type anode-supported cells ($25cm^2$) with a bi-layer electrolyte (with locally increased electronic conduction at the anode side) to prevent high internal pressure, and we test the fabricated cells under a negative voltage condition. The results indicate that the addition of electronic conduction in the electrolyte can effectively depress internal pressure and improve the cell stability.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.681-686
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• 2017

태양광 모듈에서 태양전지를 연결해주는 인터커넥터로 리본 솔더로 SnPbAg가 사용되고, 옥외 태양광 발전에 장기간 노출시 리본의 부식으로 인한 열화가 흔히 관찰된다. 이러한 부식현상으로 인하여 리본과 태양전지의 접합이 약해져 접촉저항이 증가하고, 또한 리본 자체의 직렬 저항이 증가하게 되어 태양전지의 전압 전류 곡선에서 충진률 손실로 출력이 저하된다. 본 논문에서는 리본의 부식을 완화시킬 수 있는 방법으로 희생양극법을 이용하여 순수 알루미늄 및 아연, 알루미늄, 아연 그리고 마그네슘의 합금을 이용한 5가지 희생양극 소재의 부식에 의한 열화 저감을 연구하였다. 전기화학적 방법으로 희생양극 소재의 개방회로 전위와 폐쇄회로 전위를 측정하였고, 포텐시오다이나믹 분극 곡선을 측정하고, 영저항전류계를 이용하여 리본과 소재간의 갈바닉 전류를 측정하였다. 또한, 아세트산과, NaCl에 리본과 희생양극 소재의 부착 전후의 침지시험과 4셀 미니모듈로 제작한 후 1500시간 고온고습 시험 전후 출력을 평가하였다. 그 결과 Al-3Mg와 Al-3Zn-1Mg의 희생양극 소재가 부식속도가 느리고, 출력저하를 저감시킬 뿐만 아니라 장기 안정성에도 효과적인 것으로 평가된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권5호
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• pp.479-484
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• 2011

In this paper, investigations of thick film $La_{0.75}Sr_{0.25}Ga_{0.8}Mg_{0.16}Fe_{0.04}O_{3-{\delta}}$ (LSGMF) cells fabricated via spin coating on either NiO-YSZ anode or $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_3$ (LSGF) cathode substrates are presented. A La-doped $CeO_2$ (LDC) layer is inserted between NiO-YSZ and LSGMF in order to prevent reactions from occurring during co-firing. For the LSGF cathode-supported cell, no interlayer was required because the components of the cathode are the same as those of LSGMF with the exception of Mg. An LSGMF electrolyte slurry was deposited homogeneously on the porous supports via spin coating. The current-voltage characteristics of the anode and cathode supported LSGMF cells at temperatures between $700^{\circ}C$ and $850^{\circ}C$ are described. The LSGF cathode supported cell demonstrates a theoretical OCV and a power density of ~420 mW $cm^2$ at $800^{\circ}C$, whereas the NiO-YSZ anode supported cell with the LDC interlayer demonstrates a maximum power density of ~350 mW $cm^2$ at $800^{\circ}C$, which decreased more rapidly than the cathode supported cell despite the presence of the LDC interlayer. Potential causes of the degradation at temperatures over $700^{\circ}C$ are also discussed.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권5호
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• pp.249-255
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• 2021

In this work, we proposed a facile method to fabricate the three-dimensional porous copper current collector (3D Cu CC) for a Si-dominant anode in a Li-ion battery (LiB). The 3D Cu CC was prepared by combining chemical etching and thermal reduction from a planar copper foil. It had a porous layer employing micro-sized Cu balls with a large surface area. In particular, it had strengthened attachment of Si-dominant active material on the CC compared to a planar 2D copper foil. Moreover, the increased contact area between a Si-dominant active material and the 3D Cu could minimize contact loss of active materials from a CC. As a result of a battery test, Si-dominant active materials on 3D Cu showed higher cyclic performance and rate-capability than those on a conventional planar copper foil. Specifically, the Si electrode employing 3D Cu exhibited an areal capacity of 0.9 mAh cm^-2 at the 300^th cycles (@ 1.0 mA cm^-2), which was 5.6 times higher than that on the 2D copper foil (0.16 mAh cm^-2).