• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.69-76
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• 2011

PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell) is device that generates electricity from hydrogen. It is one of the subjects related to renewable energy and various research has been conducted on the PEMFC. PEMFC has low operating temperature and high efficiency among fuel cells, and is given attention as means for automobile and domestic use. Analysis of flow field pattern in supplying hydrogen and oxygen is part of the research to increase PEMFC efficiency. In this study, separation plate currently used in PEMFC is transformed to wave shape and mass transfer characteristics in the channel is examined through numerical and experimental analysis. Wave shape separation plate yielded 18% increase of efficiency compared to separation plate used in normal channel. And improvements in mass transfer characteristics were verified.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.293-299
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• 2012

The serpentine flow channel is widely used in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) to prevent flooding phenomena because it effectively removes liquid water in the flow channel. The pressure drop between inlet and outlet increases as compared with straight channels due to minor losses associated with the corners of the turning configurations. This results in a strong pressure gradient between adjacent channels in specific regions, where some amount of reactant gas can be delivered to catalyst layers by convection through a gas diffusion layer (GDL). The enhancement of the convective flow in the GDL, so-called bypass flow, affects fuel cell performance since the bypass flow influences the reactant transport and thus its concentration over the active area. In the present paper, for the bipolar plate design, a simple analytic model has been proposed to predict the bypass flow in the serpentine type flow channels and validated with three-dimensional numerical simulation results.

• 멤브레인
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• 제19권3호
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• pp.228-236
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• 2009

원자전달 라디칼 중합을 이용하여 poly(hydroxyl ethyl acrylate)-b-polystyrene-b-poIy(hydroxyl ethyl acrylate) (PHEA-b-PS-b-PHEA) 트리블록 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 PHEA-b-PS-b-PHEA블록 공중합체의 -OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산(IDA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산(${H_3}{PO_4}$)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, 인산 함량이 증가함에 따라 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 증가하였다. 특히 [HEA]:[IDA]:[${H_3}{PO_4}$]=3:4:4의 조성을 갖는 PHEA-b-PS-b-PHEA/IDA/${H_3}{PO_4}$ 고분자 전해질막은 $100^{\circ}C$의 비가습 조건에서 최대 0.01 S/cm의 수소이온 전도도를 나타내었다. 열분석 결과(TGA) 전해질막은 $350^{\circ}C$의 고온까지 열적으로 안정함을 확인하여 연료전지에 적용이 가능함을 보여주었다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제22권2호
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• pp.20-26
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• 2024

Water management is crucial for the performance, durability, and stability of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs). Due to its importance, various methods for visualizing PEMFC's internal water distribution have been adapted to study and manage water within the cells. However, these methods often require large facilities, leading to high costs and significant barriers to entry. This study addresses these challenges by using a commercial Radiation (X-ray) Generator (RG) for internal water distribution visualization and comparing the results with synchrotron X-ray data from the Pohang Accelerator Laboratory (PAL) 9D beamline. Despite the lower resolution and potential beam distortion challenges, the RG shows promise for PEMFC water distribution visualization, suggesting the need for further research to refine water attenuation coefficients and build-up factors for improved measurement accuracy.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.768-773
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• 2019

고분자전해질연료전지(PEMFC)의 고분자막의 전기화학적 내구성을 평가하는 펜톤(Fenton)반응과 개회로전위 유지(OCV Holding)방법에 의한 고분자 막의 열화 결과를 비교하였다. 펜톤 반응은 셀 밖에서 OCV Holding 방법보다 더 짧은 시간에 고분자막의 화학적인 내구를 평가할 수 있는 방법이다. 펜톤 반응은 과산화수소 30%, 철이온 80 ppm, $80^{\circ}C$에서 24시간 실시하였다. OCV Holding은 $90^{\circ}C$, 상대습도 30%, OCV에서 168시간 시간 구동하였다. 펜톤 반응에 의해서는 고분자막의 내부에서 열화가 많이 발생하는 현상을 보였다. 반면에 OCV Holding에서는 표면과 내부 전체적인 열화에 의해 막 두께가 얇아졌다. 펜톤 반응에 의해 불소유출속도는 OCV Holding에 비해 10배 이상 높았다. 수소투과속도는 펜톤 반응 24시간에 약 30% 증가하였다. OCV Holding에서는 24시간에 수소투과도가 감소하였고 이후 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 펜톤 반응과 OCV Holding에 의한 고분자막 열화는 차이가 있었다.

• 정보관리연구
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• 제43권2호
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• pp.169-197
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• 2012

특허는 신뢰성 있는 최신 기술의 보고이며, 따라서 특허분석은 기술발전의 현황파악 및 기술전략의 수립을 위한 필수적인 단계로 인식된다. 비록 다양한 특허분석 연구 및 보고서들이 발표되어 왔으나, 특허분석 결과를 기반으로 기업 또는 국가관점에서의 불확실한 미래에 대응하기 위한 기술전략을 제시하는 실제적인 연구사례는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 특허분석에 따른 미래기술전략수립 사례연구의 제시를 목적으로 하며, 이를 위해 중장기적 미래분석기법 중의 하나인 시나리오 플래닝을 접목한 미래기술전략 수립절차를 제시한다. 사례연구에서는 차세대 에너지원 중의 하나인 고분자 전해질 연료전지와 관련된 특허들을 활용하여 해당 기술과 관련된 미래 시나리오 별 대응전략을 수립한다. 본 연구의 방법 및 사례연구는 중장기 기술전략 수립 프로세스에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.527-535
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• 2017

연료전지 배터리 하이브리드 UPS용 연료전지 파워 팩 내부에 설치한 연료전지의 화학반응에 의해 생성되는 열을 제거하는데 어려움이 있다. 열을 제거하지 못할 경우 연료전지의 내구성과 성능에 영향을 끼쳐 수명 단축의 원인이 된다. UPS용 연료전지 파워 팩 제작을 위하여 연료전지의 적절한 냉각 방법을 선정하고 제시하는 것이 본 연구의 목표이다. 냉각방법 선정을 위해 냉각 성능에 영향을 주는 각각의 설계 인자를 변화시키면서 연구를 수행하였다. 전산해석은 상용프로그램인 COMSOL Multiphysics로 수행하였다. 먼저 연료전지 스택의 냉각 팬의 위치를 상단과 하단에 배치했을 때 1 kW급 연료전지 스택 표면온도를 비교하였으며, 각각의 위치에 따른 냉각 팬의 회전속도를 2,500, 3,000, 3,500, 4,000 RPM으로 변경하여 적절한 냉각 팬의 속도를 결정하였다. 또한 파워 팩 외부에서 내부로 들어오는 공기의 입구인 그릴의 타공면적을 달리하여 내부로 들어오는 공기의 유량이 냉각에 미치는 영향을 비교하였다. 본 연구는 UPS용 연료전지 파워 팩 내부 연료전지의 열관리 기술개발에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제27권4호
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• pp.344-349
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• 2017

전해질막을 사용하는 알칼라인 연료전지는 최근 들어서 시스템 구성이 비슷하고 전해질막의 종류만 다른 기존의 양이온 교환막 연료전지를 대체할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 알칼라인 연료전지에서는 비백금계 저가 촉매가 사용 가능하여 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 알칼라인 연료전지 시스템에 적용하기 위한 고성능, 고내구성 음이온 교환막을 제조하기 위하여, 두 종류의 다공성 지지체인 폴리벤조옥사졸 지지체와 폴리에틸렌 지지체에 Fumion FAA 이오노머를 함침시켜, 기존의 Fumion 시리즈의 막보다 우수한 기계적 강도를 가지면서 높은 이온전도도를 유지할 수 있는 함침막을 제조하고자 하였다. 이를 통하여 최종적으로 지지체-함침막이 성공적으로 제조되었고, 이온 전도도와 기계적 특성이 지지체의 성질에 따라 서로 다른 결과를 보여 주었다. PE 지지체에 Fumion 이오노머를 함침시킨 함침막에서는 우수한 기계적 특성이 얻어졌지만, 이온전도도는 감소하였으며 특히 높은 온도에서 성능감소가 더욱 증가하였다. 반면에 PBO 지지체에 Fumion 이오노머를 함침 시킨 경우에는 PBO의 높은 염기성으로 인하여 함침 후에 높은 이온 전도도를 보였지만, Fumion-PE막에 비하여 상대적으로 낮은 기계적 특성을 나타내었다. 결과적으로 지지체-함침막 제조 시 알칼라인 연료전지의 운전조건에 따라 지지체의 특성을 충분히 고려하여 연구를 진행할 필요가 있다는 결론을 얻었다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권2호
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• pp.34-40
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• 2012

기존 Pt/C 전극촉매 제조시 사용되는 Pt를 일정량의 Mn으로 대체하여 PtMn/C 전극촉매를 제조하였다. 환원제로 포름알데히드(HCHO)를 사용하여 화학환원법으로 $Pt_{10}$/C, $Pt_9Mn_1$/C, $Pt_7Mn_3$/C 촉매를 제조하였으며 반쪽 전지(half cell)에서 순환전압전류와 대시간 전류를 측정하였다. $Pt_9Mn_1$/C촉매가 $Pt_{10}$/C, $Pt_7Mn_3$/C촉매보다 높은 산소환원반응(oxygen reduction reaction)을 보였으며 0.9, 0.8, 0.7, 0.6V에서 각각 5분동안 측정한 대 시간 전류측정에서 $Pt_9Mn_1$/C가 $Pt_{10}$/C, $Pt_7Mn_3$/C촉매보다 높은 활성을 나타냈다. 물리적 특성은 XRD, TEM분석을 통하여 알아보았으며 입자의 평균 크기는 $Pt_9Mn_1$/C, $Pt_{10}$/C가 각각 2.7 nm, 3 nm를 나타냈다. XRD분석을 통하여 Pt의 FCC(Face Centered Cubic)결정 구조를 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권5호
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• pp.558-563
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• 2014

고분자 전해질 연료전지의 성능과 내구성에 미치는 막 전극 접합체(MEA) 제조방법의 영향에 대해 연구하기 위해 닥터 블레이드 방법, 스프레이 방법, 스크린 프린트 방법 그리고 스크린 프린트+스프레이 방법에 의해 MEA를 제조하였다. 제조된 MEA를 체결한 단위전지의 성능을 측정해 각 MEA의 초기 성능을 비교하였다. 10초간 0.6V 일정전압 유지 후 0.9 V에서 10초간 유지하는 전극 열화 가속 시험(AST)을 각 MEA 적용해 내구성을 시험하였다. 전극 열화 가속 시험 6,000 사이클 전 후 I-V 곡선, 임피던스, 순환 전압측정법(CV), 선형쓸음 전기량측정법(LSV), 투과전자현미경(TEM) 등을 측정하였다. 닥터 블레이드 방법에 의해 제조한 MEA의 초기 성능이 제일 높았고, 스크린 프린트+스프레이 방법에 의해 제조한 MEA가 제일 낮은 열화 속도를 보였다.