• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.450-457
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• 2018

To design the practical core-shell electrocatalysts, combination of core and shell materials is important to meet catalytic activity and durability target. In general, Pd is considered as a good core material due to its best activity caused by strain/ligand effect. Preparing Pd nanoparticles can be a starting point in fabricating core-shell type electrocatalysts, much simplified Pd preparing process is suggested by using carbon monoxide (CO) as a reducing agent and/or capping agent. The solvent composition and reaction temperature can control to nanosheet, tetrahedron, and sphere without using additional stabilizer. Among them, Pd nanosheet which has mainly (111) plane showed about 3 times higher electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction (ORR) to the spherical Pd nanoparticles. The enhanced ORR activity of Pd nanosheets can be attributed to the exposure of Pd (111) surface and the high electrochemical surface area. Therefore, we demonstrated that the shape of Pd nanomaterials is easily controlled via a facile reduction method using CO, and (111) plane-oriented Pd nanosheets can be a promising ORR catalysts and core material for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.540-544
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• 2013

고분자전해질연료전지(PEMFC)는 시동/정지과정에서 성능과 수명이 감소한다. 본 연구에서는 캐소드가스로 산소를 사용하는 데드엔드 형 PEMFC의 시동/정지 과정의 영향을 분극곡선, 임피던스(EIS), SEM과 TEM을 사용해 연구하였다. 시동/정지 과정에서 PEMFC 성능감소를 막기 위해서는 더미 로드를 사용해야 함을 보였다. 시동/정지 반복과정 중 50% 상대습도(RH)에서 캐소드 카본지지체의 부식에 의한 열화가 100% RH보다 심했다. 데드엔드 형 PEMFC의 정지과정에서 PEMFC에 물을 공급해줌으로써 50% RH에서 열화속도를 감소시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.215-221
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• 2005

실리카계 메조 물질인 MCM-41의 합성시 $Fe^{3+}$ 염을 합성 기질에 직접 도입하여 구조 내의 Si를 Fe로 일부 치환시킨 Fe-MCM-41(4 mol% Fe)을 합성하였다. XRD, $N_2$ 흡착법, TEM 등으로 합성한 메조 세공 물질의 구조적 특성을 조사하였으며, UV-Vis 및 FT-IR 등의 분광분석을 통하여 철의 상태를 확인하였다. 촉매적 활성 연구를 위하여 과산화수소를 산화제로 이용한 phenol hydroxylation을 수행하였으며, 물을용매로 반응 온도 $50^{\circ}C$, phenol:$H_2O_2$=1:1 조건에서 ca. 60%의 전화율을 얻었다. 또한, 구조 중 Fe 활성점을 이용한 탄소 나노 튜브의 성장 가능성을 확인하기 위하여, 아세틸렌가스를 탄소원으로 사용한 thermal-CVD 반응기를 이용하였으며, 다중벽 탄소 나노 튜브를 제조할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.915-921
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• 2008

고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다. 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 시뮬레이션은 모델식의 수정이 자유롭도록 상용패키지를 사용하지 않고 직접 구성한 알고리즘을 통해 수행되었다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건에 관련된 정보를 제공할 수 있다는 의의를 가진다.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.88-94
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• 2014

경유는 연료전지 시스템의 연료원으로써 주목받고 있는 탄화수소 액체연료 중 하나로, 연료개질 촉매와 연료전지의 전극재료를 피독시키는 황화합물을 포함하고 있어 탈황공정이 필요한 것으로 여겨지고 있다. 다양하고도 대안적인 탈황기술이 연구되고 있으나, 초저유황 경유의 탈황 연구는 여전히 부진한 실정이다. 본 연구는 용융탄산염 연료전지 시스템에 응용될 수 있는 원료인 상용초저유황 경유의 탈황에 관한 것이다. 여기서 초저유황의 흡착탈황을 위한 흡착제로 활성탄, 제올라이트, 금속산화물 계 상용흡착제 후보군이 선정되었고 유망한 탈황제를 찾기 위한 스크리닝 평가를 실시하였다. 그 결과 초저유황 경유의 황농도를 0.1 ppmw 수준까지 떨어뜨리기 위한 흡착제 종류로 금속산화물계가 매우 유용하며, 활성탄과 제올라이트 흡착제는 같은 실험조건에서 해당 수준의 황 농도에 이르지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국생산제조학회지
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• 제25권4호
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• pp.266-270
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• 2016

We present a useful and practical manufacturing technique that enables the structural conversion of delicate as-grown nanostructures to more beneficial and robust thin-film frameworks through controlled mechanical rolling. Functional nanostructures such as carbon nanotubes grown through chemical vapor deposition in a vertically aligned and very loosely packed manner, and thus difficult to manipulate for subsequent uses, can be prepared in an array of thin blades by patterning the growth catalyst layer. They can then be toppled as dominos through precisely controlled mechanical rolling. The nanostructures formulated to horizontally aligned thin films are much more favorable for device applications typically based on thin-film configuration. The proposed technique may broaden the functionality and applicability of as-grown nanostructures by converting them into thin-film frameworks that are easier to handle and more durable and favorable for fabricating thin-film devices for electronics, sensors, and other applications.

• 한국재료학회지
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• 제20권1호
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• pp.31-36
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• 2010

Methylene blue (MB) was degraded by $TiO_2$ and ZnO deposited on an activated carbon fiber (ACF) surface under UV light. The ACF/$TiO_2$ and ACF/ZnO composites were characterized by BET, SEM, XRD, and EDX. The BET surface area was related to the adsorption capacity for composites. The SEM results showed that titanium dioxide and zinc oxide are distributed on the ACF surface. The XRD results showed that the ACF/$TiO_2$ and ACF/ZnO composites contained a unique anatase structure for $TiO_2$ and a typical hexagonal phase for ZnO respectively. These EDX spectra showed the presence of peaks of Ti element on ACF/$TiO_2$ composite and peaks of Zn element on the ACF/ZnO composite. The blank experiments for either illuminating the MB solution or the suspension containing ACF/$TiO_2$ or ACF/ZnO in the dark showed that both illumination and the catalyst were necessary for the mineralization of organic dye. Additionally, the ACF/$TiO_2$ composites proved to be efficient photocatalysts due to degradation of MB at higher reaction rates. The addition of an oxidant $([NH_4]_2S_2O_8)$ led to an increase of the degradation rate of MB for ACF/$TiO_2$ and ACF/ZnO composites.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.378-385
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• 2014

In this research, we investigate electrical performance and electrochemical properties of graphene supported Pt (Pt/G) and PtM (M = Ni and Y) alloy catalysts (PtM/Gs) that are synthesized by modified polyol method. With the PtM/Gs that are adopted for oxygen reduction reaction (ORR) as cathode of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), their catalytic activity and ORR performance and electrical performance are estimated and compared with one another. Their particle size, particle distribution and electrochemically active surface (EAS) area are measured by TEM and cyclic voltammetry (CV), respectively. On the other hand, regarding ORR activity and electrical performance of the catalysts, (i) linear sweeping voltammetry by rotating disk electrode and rotating ring-disk electrode and (ii) PEMFC single cell tests are used. The TEM and CV measurements demonstrate particle size and EAS of PtM/Gs are compatible with those of Pt/G. In case of PtNi/G, its half-wave potential, kinetic current density, transferred electron number per oxygen molecule and $H_2O_2$ production % are excellent. Based on data obtained by half-cell test, when PEMFC singlecell tests are carried out, current density measured at 0.6V and maximum power density of the PEMFC single cell employing PtNi/G are better than those employing Pt/G. Conclusively, PtNi/Gs synthesized by modified polyol shows better ORR catalytic activity and PEMFC performance than other catalysts.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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• pp.103-108
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• 2004

The present paper relates to an apparatus in which all carbonaceous material such as coal, oil, plastics and any substance having carbon atoms as part of its constituents are reformed(gasified) into syngas at temperature above $1,200^{\circ}C$(KR patent No.0391121, and PCT/KR2001/01717 and PCT/KR2004/001020). It comprises a single-stage reforming reactor without catalyst and a syngas burner as shown in Fig.2. syngas is combusted with $O_2$ gas in the syngas bunter to produce $M_2O$ and $CO_2$ gas with exothermic heat. Reaction products are introduced into the reforming reactor, reaction heat from syngas burner elevate the temperature of reactor above $1,200^{\circ}C$, and reaction products reduce carbonaceous material down to CO and $H_2$ gases. Reactants and heat necessary for the reaction are provided through the syngas burner only, Neither $O_2$ gas nor steam are injected into the reforming reactor. Reformer is made of ceramic inner lining and sst outer casing. Multiple syngas burners may be connected to the reforming reactor in order to increase the syngas output, and a portion of the product syngas is recycled into syngas burner. The present reformer as shown in Fig.2 is suitable to gasify carbonaceous wastes without secondary pollutants formed from oxidation. Further, it can be miniaturized to accompany a fuel cell system as shown in Fig.3 The output syngas may be used to drive a fuel cell and a portion of electrical power generated in a fuel cell is used to heat a compact reformer up to $1,200^{\circ}C$ so that gas/liquid fossil fuel can efficiently reformed into syngas. The fuel cell serves as syngas burner in Fig.2. The reformation reaction is sustained through recycling a portion of product syngas into a fuel cell and using a portion of electric power generated to heat the reformer for continuous operation. Such reforming reactor may be miniaturized into a size of PC, then you have a Personal Reformer(PR).

• 전기화학회지
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• 제14권1호
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• pp.50-55
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• 2011

Pt/C 촉매 (20, 40 wt% Pt/C)를 사용하여 고분자 전해질 연료전지의 MEA를 제조하고 각각의 촉매에서 최적의 나피온 이오노머 함량을 알아보았다. 나피온 함량에 따른 MEA의 전기화학적인 성능변화는 단위전지 성능평가, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry(CV)을 통해서 분석하였다. 나피온의 함량에 따라 전지의 활성화 분극, 옴 저항, 물질전달 저항 등의 변화가 나타났다. 이는 전극의 촉매층 내에서 발생되는 전기/이온 전도도 사이의 'trade-off'와 물질전달(물 배출과 반응가스 확산)에 의한 것이며, 대부분 활성화 분극과 물질전달 저항의 변화로 나타났다. 20 wt% Pt/C와 40 wt% Pt/C 촉매에서 최적의 나피온 함량은 각각 35 wt%와 20 wt%로 나타났다. 이는 Pt 중량비에 따른 Pt 입자간의 거리 및 촉매의 비표면적의 차이 때문에 나타난 결과이며 서로 다른 나피온 함량에서 최적의 삼상계면이 형성되는 것으로 판단된다.