• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.391-395
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• 2007

술폰화한 폴리에테르에테르케톤(sPEEK)과 나피온(Nafion) 아이오노머를 혼합한 새로운 전극 바인더를 제조하여 DMFC 용 음극 바인더로서 적용 가능성을 고찰하였다. 새롭게 제조한 혼합 바인더는 높은 수소 이온 전도도와 메탄올 전달 속도 및 낮은 용해도와 우수한 기계적 물성을 나타냈다. 이를 도입한 음극에서 혼합 바인더 함량에 따른 셀 성능을 고찰하였으며, 10 wt% 혼합 바인더를 도입한 음극으로 구성된 셀이 가장 우수한 성능을 나타냈다.

• 한국환경보건학회지
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• 제26권4호
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• pp.110-114
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• 2000

Determination of mercury(II) using Nafion-EDTA-modified glassy carbon electrodes is proposed. it is based on the chemical reactivity of an immobilized modifier, Nafion-EDTA. Differential pulse voltammetry is employed, and the oxidation of complexes, at +0.43V vs. Ag/AgCl, is observed. For a 5-min preconcentration period, a linear calibration curve is obtained for mercury(II) concentrations ranging from 1.0$\times$ 10$^{-8}$ to 1.0$\times$10$^{-6}$ M. Further, when an approximate amount of copper(II) is added to the test solution, We demonstrate that at a preconcentration time of 5 min the Nafion-EDTA-modified glassy carbon electrode has a dynamic range of 2 orders of magnitude(from 10$^{-10}$ to 10$^{-8}$ M) and the detection limit is as low as 0.5$\times$ 10$^{-10}$ M(0.01 ppb). This method is applied to the determination of mercury(II) in sea water(4.0$\times$10$^{-10}$ M, 0.08ppb). The result agrees satisfactorily with the value(below 0.1 ppb) measured by using ICP/MS.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권1호
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• pp.21-27
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• 2023

A highly sensitive optical-fiber humidity sensor is demonstrated in this paper. By using Nafion-PVA sol-gel and single-mode optical fibers, the Fabry-Perot humidity sensor is easily fabricated. In the humidity range of 29%-72%, humidity-response experiments are carried out with a cycle of rising and falling humidity to investigate humidity-response characteristics. The experimental results show 2.25 nm/%RH sensitivity and a 0.9997 linear correlation coefficient, with good consistency. The changes in optical-path difference (OPD) and free spectral range (FSR) with humidity are also discussed. The humidity sensitivities of a typical sensor are 80.3 nm/%RH (OPD) and 0.03 nm/%RH (FSR). Furthermore, many humidity sensors with different Nafion-PVA sol-gel concentration and initial cavity length are experimentally investigated for humidity response. The results show that the sensitivity increases with higher Nafion ratio of the Nafion-PVA sol-gel. The influence of changing cavity length on sensitivity is not obvious. These results are helpful to research on optical-fiber humidity sensors with good performance, easy fabrication, and low cost.

• 분석과학
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• 제20권3호
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• pp.213-218
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• 2007

Perfluorinated sulfonated polymer-ethylenediamine(nafion-en)이 수식된 유리탄소전극을 이용하여 Cu(II) 이온을 정량하였다. 이 수식전극의 en은 Cu(II) 이온과 $[Cu(en)_2]^{+2}$의 착물을 형성한다. Nafion-en이 수식된 유리탄소전극에서 시차펄스전압전류법에 의한 Cu(II) 이온의 환원봉우리전위는 -0.4402V(${\pm}0.0050V$) (vs. Ag/AgCl)에서 측정되었고, 측정범위는 $1.0{\times}10^{-6}{\sim}1.0{\times}10^{-4}M$, 검출한계(3s)는 $1.96{\times}10^{-6}M$이었다.

• 전기화학회지
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• 제5권2호
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• pp.68-73
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• 2002

상용 고분자 전해질인 Nafion 115 및 Nafion 117막 위에 do magnetron sputtering방법으로 Pd박막을 다양한 두께로 증착한 다음, 개질된 고분자 전해질 막의 morphology, proton 전도도(conductivity), 메탄을 투과도(permeability)를 측정하였으며, membrane and electrode assemblies(MEA)를 구성하여 DMFC 단위전지 성능을 측정하였다. Pd 박막은 Nafion막이 지니고 있는 단점인 메탄을 crossover에 대한 barrier로서 작용하였지만, 동시에 Nafion막의 고유 특성인 proton전도도의 감소를 가져왔다. Pd박막에 의하여 개질된 Nafion막의 메탄올에 대한 투과도와 proton전도도는 Nafion 막 상에 증착된 Pd 박막의 두께가 증가할수록 직선적으로 감소하는 경향을 나타냈다 개질된 Nafon 막을 사용하여 제작한 direct methanol fuel cell(DMFC)단위전지의 성능은 전체적으로 약간 저하되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.399-402
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• 2006

현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 $80^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 $ZrO_2$나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 $61{\mu}m$ 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.60-68
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• 2011

[ $ZrO_2-TiO_2$ ]binary oxides with various Zr:Ti molar ratios were prepared by sol-gel method and Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membranes were fabricated for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) at high temperature and low humidity. Water uptake, Ion exchange capacity (IEC), and proton conductivity of Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membranes were characterized and these composite membranes were tested in a single cell at $120^{\circ}C$ with various relative humidity (R.H.) conditions. The obtained results were compared with the unmodified membranes (Nafion$^{(R)}$ 112 and Recast Nafion$^{(R)}$). A Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membrane with 1:3 of Zr:Ti molar ratio showed the highest performance. The performance showed 500 mW/$cm^2$ (0.499V) at $120^{\circ}C$, 50% R. H., and 2 atm.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.135-140
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• 2016

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 전해질막의 성능향상을 위하여 철산화물(Ferroxane)과 나피온을 이용하여 유무기 복합막을 개발하였다. 아세트산을 이용하여 안정화시킨 lepidocrocite을 이용한 ferroxane 나노입자를 합성하였고, 이를 나피온과 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 성능 및 열안정성을 평가하기 위해 이온전도도, 이온교환용량(IEC), 함수율 및 TGA 측정을 수행하였다. 그 결과 ferroxane 나노입자를 함유한 나피온 복합막의 수소이온전도도가 리캐스팅한 나피온막보다 높은 이온전도도 및 이온교환용량을 보였으며, 높은 열적 안정성 결과를 얻었다. 최고 성능의 복합막의 수소이온전도도는 $0.09S\;cm^{-1}$이며, 이온교환용량은 $0.906meq\;g^{-1}$을 보였다.

• 대한화학회지
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• 제47권2호
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• pp.115-120
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• 2003

Perfluorinated sulfonated polymer(Nafion)-ethylenediamine(en)이 화학수식된 유리탄소전극으로 Fe(II) 이온의 정량에 대해 연구하였다. Fe(II) 이온의 착화제인 en을 nafion에 고정시켜 유리탄소전극 표면에 수식하면 이 수식전극의 en은 Fe(II) 이온과 $[Fe(en)_3]^{+2}$의 착물을 형성한다. Nafion-en이 화학수식된 유리탄소전극에서 시차펄스전압전류법에 의한 Fe(II) 이온의 산화봉우리전위는 0.340${\pm}$0.015 V(vs. Ag/AgCl), 측정범위는 $5{\times}10^{-6}{\sim}0.2{\times}10^{-3} M(0.28{\sim}11.17 mg/L)$, 검출한계(3s)는 $1.89{\times}10^{-5}$M(1.056 mg/L)이었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.310-315
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• 2012

A simple drying process was developed for the preparation of a Pt/Nafion self-humidifying membrane to be used for a proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC). Platinum (II) bis (acetylacetonate), $Pt(acac)_2$ was sublimed, penetrated into the surface of a Nafion film and then reduced to Pt nanoparticles simultaneously without any support of a reducing agent in a glass reactor at $180^{\circ}C$ for 15 min. The process was carried out in $N_2$ atmosphere to prevent the oxidation of Pt nanoparticles at high temperature. The morphology and distribution of the Pt nanoparticles were observed by transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS), and we found that the average Pt particle size was ca. 3.7 nm, the penetration depth was ca. $17{\mu}m$. Almost all Pt nanoparticles were formed just beneath the surface and the number density decreased rapidly as the penetration depth increased. To estimate water absorption characteristics of the Nafion membranes, water uptake at an isothermal condition was measured by dynamic vapor sorption (DVS), and it was found that water uptake of the Pt/Nafion membrane was higher than that of the neat Nafion membrane.