• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.646-652
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• 2018

During a long-term operation of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs), the fuel cell performance may degrade due to severe agglomeration and dissolution of metal nanoparticles in the cathode. To enhance the electrochemical durability of metal catalysts and to prevent the particle agglomeration in PEMFC operation, this paper proposes a hybrid catalyst structure composed of PtCo alloy nanoparticles encapsulated by porous carbon layers. In the hybrid catalyst structure, the dissolution and migration of PtCo nanoparticles can be effectively prevented by protective carbon shells. In addition, $O_2$ can properly penetrate the porous carbon layers and react on the active Pt surface, which ensures high catalytic activity for the oxygen reduction reaction. Although the hybrid catalyst has a much smaller active surface area due to the carbon encapsulation compared to a commercial Pt catalyst without a carbon layer, it has a much higher specific activity and significantly improved durability than the Pt catalyst. Therefore, it is expected that the designed hybrid catalyst concept will provide an interesting strategy for development of high-performance fuel cell catalysts.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.55.2-55.2
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• 2009

A polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell has been getting large interest as a typical issue in useful applications. The PEMFC is composed of a membrane, catalyst and the bipolar plate. SnOx:F films on SUS316 stainless steel were prepared as a function of substrate with using electron cyclotron resonance-metal organic chemical vapor deposition (ECR-MOCVD) in order to achieve the corrosion-resistant and low contact resistance bipolar plates for PEM fuel cells. The SnOx:F films coated on SUS316 substrate at surface plasma treatment for excellent stability, before/after heat treatment for good crystalline structure and microwave power for were characterized by X-ray diffraction (XRD), auger electron microscopy (AES) and field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM). The SnOx:F film coated on SUS316 substrate with various process parameters were able to observe optimum interfacial contact resistance (ICR) and corrosion resistance. It can be concluded that fluorine-doping content plays an important function in electrical property and characteristic of corrosion-protective film.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.353-358
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• 2013

전류차단법은 연료전지의 저항을 측정하기 위한 효율적인 방법으로 고려된다. 본 연구에서는 서로 다른 종류의 분리판을 가지는 고분자전해질 연료지의 오믹 저항을 전류차단법을 통해 평가하였다. 그라파이트 판을 분리판으로 가지는 연료전지와 그라파이트 포일 기반의 조립형 분리판을 가지는 연료전지는 모두 전류밀도가 증가함에 따라 오믹 면적비저항이 감소하였다. 반면, 그라파이트 판을 분리판으로 가지는 연료전지의 오믹 면적비저항은 셀 온도가 증가함에 따라 멤브레인을 통한 수소 이온전달 저항이 낮아져 감소하는 경향을 보였고, 그라파이트 포일 기반의 조립형 분리판을 가지는 연료전지의 오믹 면적 비저항은 분리판 요소들의 열팽창 차이로 인해 증가하는 경향을 보여주었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.320-325
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• 2013

TUnitized reversible fuel cells (URFC) combine the functionality of a fuel cell and electrolyzer in one unitized device. For a URFC with proton exchange membrane, a titanium (Ti)-felt is applied to the gas diffusion layer (GDL) substrate at the oxygen electrode, and additionally titanium (Ti)-powders and TiN-powders are loaded in the GDL substrate as a micro porous layer (MPL). Double porous layer with TiN MPL was not acceptable for the URFC because both of fuel cell performance and electrolysis performance are degraded. The double porous layer with Ti-powder loading in the Ti-felt substrate influence rearly for the electrolysis performance. In contrast, the change of pore-size distribution brings a significant improvement of fuel cell performance under fully humidification conditions. This fact indicates that the hydrophobic meso-pores in the GDL play an important role for mass transport.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권4호
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• pp.192-196
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• 2008

The generation of high purity hydrogen from reformed hydrocarbon fuels, or syngas, is essential for efficient operation of the fuel cell (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). Usually, major components of reformed gas are $H_2$, CO, $CO_2$ and $H_2O$. Especially a major component, CO poisons the electrode of fuel cells. The water gas shifter (WGS) that shifts CO to $CO_2$ and simultaneously produces $H_2$, was developed to a two stage catalytic conversion process involving a high temperature shifter (HTS) and a low temperature shifter (LTS). Also, experiments were carried out to reduce the carbon monoxide up to $3{\sim}4%$ in the HTS and lower than 5,000 ppm via the LTS.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.338-343
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• 2019

고분자전해질 연료전지에서 전해질막의 물이동과 함수율은 고분자막의 성능에 많은 영향을 미친다. 본 연구에서는 간단한 방법에 의해 물이동에 관한 고분자막의 물성(전기삼투계수, 물 확산계수)을 측정하고 이들을 이용해 막을 통한 물의 이동량과 이온전도도를 모델식에 의해 모사한 후 실험값과 비교하였다. 물이동의 구동력은 전기삼투와 확산만이 라고 본 1차원 정상상태 지배방정식을 매트랩으로 수치해석하였다. $144{\mu}m$ 두께의 고분자막의 전기삼투계수를 수소펌핑셀에서 구한 결과 1.11을 얻었다. 물확산계수를 상대습도의 함수로 나타냈고 물확산에 대한 활성화에너지는 $2,889kJ/mol{\cdot}K$였다. 이들 계수를 적용해 모사한 물이동량과 이온전도도 결과는 실험값과 잘 일치함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.20-24
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• 2022

고분자전해질연료전지 (PEMFC) 장기사용과정에서스택요소의부식및공급가스의오염에의해막전극합체 (MEA)의 화학적 열화가 발생한다. 본 연구에서는 화학적으로 열화된 MEA를 산 세척해서 성능을 회복시킬 수 있는지 연구하였다. 철 이온을 오염시키고 황산 수용액으로 세척하여 PEMFC 셀에서 성능을 측정해 비교했다. 0.5 ppm의 철 이온 오염에 의해 약 25%의 성능 감소가 있었고 0.15 M 황산 세척에 의해 97.1% 성능회복이 가능했다. 고분자 막의 철 이온 오염에 의해 막 저항이 증가했고, 저농도 황산 수용액 세척에 의해 전극 촉매의 손실을 최소화하면서 막에서 철 이온을 세척함으로써 이온전도도가 회복되었다. PEMFC MEA의 화학적 오염에 의한 내구성 감소를 산 세척에 의해 해결할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.372-375
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• 2006

This paper proposes a parallel operation system of the Z-source active power filter using one fuel cells(FC) system. The proposed system is composed of two Z-source inverters operating in parallel only one PEM(Polymer Electrolyte Membrane)FC system. Also, as the control algorithm of the active power filter, a single phase P-Q theory and PI control are adopted. The effectiveness of the proposed the system is verified by the PSIM simulation in the steady state and the transient state.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.412-414
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• 2009

In recent times, starting up polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFC) in sub-zero condition is a great challenge of fuel cell electric vehicle(FCEV). The water produced in a cathode during PEMFCs operate. The water changes into the form of solid/ice in sub-zero temperatures and this makes trouble in PEMFC cells. Voltage of PEMFC drops and cold startup is failed. This paper describes an experimental study on the effect of thermal cycle to degradation of MEA in PEMFC.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.146-151
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• 2016

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰(SPAES) 랜덤 공중합체는 고분자 전해질 연료전지에 적용될 때 높은 수소이온전도도, 상대적으로 낮은 생산 단가 그리고 열화학적 저항성등과 같은 장점을 갖는다. 반면, SPAES 공중합체는 가혹한 구동 조건하에서 낮은 화학적 안정성과 치수 불안전성으로 인해 실제 연료전지 막에 직접적으로 적용하는데 어려움이 있다. 그에 타당한 해결책은 SPAES 공중합체를 상호 연결된 기공 구조와 높은 열화학적 강도를 가지는 지지체 필름(예 : 전기방사된 폴리이미드 지지체)에 함침시키는 것이다. 본 연구에서는 함침막 제조를 위한 이오노머로 빠른 이온 수송을 위해 높은 자유 체적을 유도하는 회전 그룹을 갖는 SPAES 공중합체를 선택하였다. 제작된 막의 실용가능성은 막 특성화를 통해 평가되었다.