• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권6호
• /
• pp.775-780
• /
• 2011

50 $cm^2$의 활성면적을 가진 셀을 이용하여 5-셀 DMFC 스택을 제작하고 4 A의 부하로 4,000 시간 운전한 후 성능감소 및 성능 감소 원인을 분석하였다. 4,000 시간 운전 후 10 A에서 스택의 전력 밀도가 28.7% 감소하였으며 다섯개의 셀 중 두 개는 거의 성능저하가 일어나지 않았고 두 개는 약 40%의 성능 저하, 한 개는 약 60%의 성능 저하를 보였으며 각 셀별 성능저하의 정도의 차이는 스택 내에서의 위치와 상관관계가 없었다. 스택 내의 다섯 셀 중 가장 성능감소가 심하였던 셀의 경우 연료극 촉매층의 Pt 입자 크기가 증가하였으며 연료가 들어가는 쪽의 Pt 입자의 크기 증가가 더 심하였다. 그러나 4,000 시간 장기운전 후 공기극 촉매층에서는 Pt 입자 크기의 변화는 거의 없었다. 스택 내의 모든 셀에서 4,000 시간 운전 후 연료극 촉매에서 공기극 촉매로의 루테늄의 크로스오버가 SEM-EDX로 관찰되었으며 특히 성능감소가 심하였던 셀의 경우 공기극 촉매층에서 Ru/Pt의 비율이 가장 컸다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
• /
• pp.110-112
• /
• 2006

Membrane electrode assembly (MEA) for polymer electrolyte fuel cell (PEFC) are commonly prepared in the research laboratory by spraying, screen-printing and brushing catalyst slurry onto membrane or other support material like carbon paper or polyimide film in a batch style. These hand applications of the catalyst slurry are painstaking process with respect to precision of catalyst loading and reproducibility. It has been generally mentioned that the adoption of continuous process is very helpful to develop the reliable product. In the present work, we report the results of using continuous type coater with doctor-blade to coat catalyst slurry for preparing the MEA catalyst layers In a faster and highly reproducible fashion. We show that while expectedly faster than batch style, the machine coater requires the use of slurry of appropriate composition and a properly selected transfer decal material in order to achieve superior MEA plat lnw loading reproducibility. To make highly viscous catalyst slurry that is imperative for using coater, we use 40wt.% Nafion solution and minimize the content of organic solvent. And the choice of proper high surface area catalyst is important in the viewpoint of making well-dispersed slurry. After catalyst coating onto the support material, we transferred the catalyst layer to both sides of Nafion membrane by hot-pressing In this case, the degree of transfer was Influenced by hot-pressing condition including temperature, pressure, and time. To compare the transferring ability, we compared so many films and detaching papers. And among the support, polyethylene terephthalate(PET) film shows the prominent result.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.422-431
• /
• 2007

Polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) is very interesting power source due to high power density, simple construction and operation at low temperature. But it has problems such as high cost, improvement of performance and effect of temperature. These problems can be approached to be solved by using mathematical models which are useful tools for analysis and optimization of fuel cell performance and for heat and water management. In this paper, the present work is to develop an electrochemical model to examine the electrochemical process inside PEM fuel cell. A complete set of considerations of mass, momentum, species and charge is developed and solved numerically with proper account of electrochemical kinetics. When depth of gas channel becomes thinner, diffusion of reactant makes well into gas diffusion layer(GDL) and the performance increases. Although at low current region there is little voltage difference between experimental data of PEM fuel cell and numerical data. When the porosity size of gas diffusion layer for PEM fuel cell is bigger, oxygen diffusion occurs well and oxygen mass fraction appears high in catalyst layer.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권10호
• /
• pp.4666-4672
• /
• 2011

SCR의 NOx 제거 성능은 촉매 요인(촉매 구성물질, 형태, 공간속도 등), 배가스의 온도, 유속 분포 등의 다양한 인자에 의해 좌우되며, 이 중 촉매층으로 유입되는 유동의 균일도는 가장 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 3차원 수치 해석 기법을 이용하여 설계 단계의 SCR 반응기 내의 유동 특성을 모사하여 기류 균일도 여부를 확인하였다. 또한 SCR 반응기 내의 유동 균일도를 최적화시키기 위해 가이드 베인과 배플 및 다공판 등을 설치하였을 경우 반응기 내부 유동 및 촉매층의 기류 균일도에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 유동 개선을 위해 인입 덕트곡관부에 가이드 베인을 설치하여 처리가스를 적절하게 배분시키고, 반응기 상단에 배플을 설치한 결과 반응기 내부 유동의 편류 개선에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 다공판을 예비 촉매층 하단부에 추가로 설치함에 따라 유동을 한번 더 완충시킬 수 있어 기류 균일도가 매우 양호해짐을 확인 할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권4호
• /
• pp.512-518
• /
• 2019

고분자연료전지용 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)의 저가화 및 고성능화를 위하여 촉매층을 구성하는 촉매와 이오노머의 계면 특성에 대한 이해가 중요한 연구주제가 되고 있다. 본 연구에서는 이오노머의 구조 제어를 위하여 상용 이오노머의 용매로 사용되는 물 대신에 프로필렌글리콜(Propylene Glycol, PG)을 용매로 사용하여 단측쇄(Short Side Chain, SSC) 나피온 이오노머가 분산된 현탁액을 제조하고 이를 이용하여 공기극 촉매층을 제조하여 연료전지 성능 특성을 평가하였다. PG 기반 이오노머의 함량을 20~35 wt%로 증가시키면서 제조된 촉매층의 연료전지 성능은 상용 물 기반 이오노머와는 달리 이오노머 함량이 35 wt%까지 증가함에 따라 성능도 지속적으로 증가하였다. PG 기반 이오노머의 작은 입도와 느린 건조 속도는 균일 구조의 촉매층 형성을 유도하여 수소이온전달에는 효과적이었지만 PG 기반 이오노머 필름의 낮은 산소투과도는 MEA 성능을 저하시키는 주요 문제로서 개선이 필요하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.354-354
• /
• 2012

In this study, we report the vertically aligned ZnO nanowires by using different type of Ga-doped ZnO (GZO) thin films as seed layers to investigate how the underlying GZO film micro structure affects the distribution of ZnO nanowires. Arrays of highly ordered ZnO nanowires have been synthesized on GZO thin film seed layer prepared on p-Si substrates ($7-13{\Omega}cm$) with utilize of a pulsed laser deposition (PLD). With the vapor-liquid-solid (VLS) growth process, the ZnO nanowire synthesis carries out no metal catalyst and is cost-effective; furthermore, The GZO seed layer facilitates the uniform growth of well-aligned ZnO nanowires. The influence of the growth temperature and various thickness of GZO seed layer have been analyzed. Crystallinity of grown seed layer was studied by X-Ray diffraction (XRD); diameter and morphology of ZnO nanowires on seed layer were investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Our results suggest that the GZO seed layer with high c-axis orientation, good crystallinity, and less lattice mismatch is key parameters to optimize the growth of well-aligned ZnO nanowire arrays.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제62권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2024

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내구성에 촉매 지지체 내구성이 미치는 영향이 크다. 촉매 지지체의 가속 내구 평가는 높은 전압(1.0~1.5 V)에서 진행되어 촉매층의 촉매와 이오노머 바인더도 같이 열화되어 지지체 내구성 평가에 방해가 된다. 내구성 평가대상인 지지체가 더 열화되는 조건을 찾고자 기존의 프로토콜 (DOE 프로토콜)을 개선하였다. 상대습도를 35% 낮추고 전압변화 횟수를 감소시킨 프로토콜 (MDOE)을 개발하였다. 1.0 ↔ 1.5 V 전압변화 사이클 반복 후에 촉매 비활성도 (MA)와 전기화학적 활성면적 (ECSA), 전기이중층 용량 (DLC), Pt 용해와 입자 성장 등을 분석하였다. 비활성도 감소 40% 도달하는데 MDOE 프로토콜은 500 사이클 밖에 안되어 DOE방법보다 전압변화 횟수를 감소시키면서 카본 지지체 열화를 DOE 프로토콜보다 50% 증가시킬 수 있었다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보디스플레이학회 2003년도 International Meeting on Information Display
• /
• pp.201-202
• /
• 2003

We developed a novel growth method of aligned carbon nanotubes. Aligned carbon nanotubes are grown on a metal catalyst on a glass substrate using biased Helicon plasma chemical vapor deposition (HPECVD) of $CH_4/H_2$ gases from 400 C to 500 C. The Helicon plasma source is one of the high-density plasma sources and is promising for low temperature carbon deposition. A Ni film was used as a catalyst to reduce the activation energy of the nanotubes' growth. The carbon nanotubes were deposited on the nickel catalysis layer selectively.

• Journal of Information Display
• /
• 제6권2호
• /
• pp.19-24
• /
• 2005

The density controlled carbon nanotubes (CNTs) are grown on the iron acetate nanoparticles by using the freeze-dry method. The iron-acetate [Fe(II)$(CH_3COO)_2$] solution is used to prepare the catalytic iron nanoparticles. The density of CNTs is controlled in order to enhance the field emission process. Furthermore, the patterning of the iron nanoparticle catalyst-layer for the fabrication of electronic devices is simply achieved by using alkaline solution, TMAH (tetramethylammonium hydroxide). We applied this patterning process of catalyst layer to form the electron emitter with under-gate type triode structure.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.319-322
• /
• 2009

This paper investigated environmental effects for passive, air-breathing, and vapor-feeding direct methanol fuel cells. In these experiments, experimental parameters are temperature($30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$ and relative humidity(25%, 50%, 75%). From these experimental results, the water contents play a key role in terms of optimal ionic conductivity at the cathode catalyst layer. In case of pure methanol feeding, the performance is inversely proportional to the relative humidity. The water generation resulting from methanol crossover maintains ionic conductivity at the cathode. On the contrary, diluted methanol solution (50wt.%) lowers methanol crossover to the cathode. In order to increase ionic conductivity, the relatively high humidity is required to the cathode catalyst layer for the water generation. The relative humidity scales with the performance.