• 한국전산유체공학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-15
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• 2007

A three dimensional numerical model to predict the flow and transport of mixtures and also the electrochemical reactions in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells is developed. The numerical computation is base on vorticity- velocity method. Governing equations for the flow and transport of mixtures are coupled with the equations for electrochemical reactions and are solved simultaneously including production and condensation of vapor. Fuel cell performance predicted by this calculation is compared with the experimental results and resonable agreements are achieved.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.842-851
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• 2011

A multi-cell test system with 25 independent cells is used to test different electrode materials simultaneously for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). Twenty-five segmented membrane electrode assemblies (MEAs) having the same or different Pt-loading are prepared to analyze the performance deviation of cells in the multi-cell test system. Improvements in the multi-cell test system are made by ensuring that the system performs voltage sensing for the cells individually and inserting optimum gaskets between the MEAs and the graphite plates. The cell performances are improved and their deviations are significantly decreased by these modifications. The performance deviations changed according to various cell configurations because the operating conditions of the cells, such as the gas flow and concentration, differed. This cell system can be used to test multiple electrodes simultaneously because it shows relatively uniform performance under the same conditions as well as linear correlation with various catalyst loadings.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.330-334
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• 2005

고분자 전해질막 연료전지는 운전시 정상적인 성능을 발현하기 이해서 전지 본체 조립 후 초기 활성화 운전이 필요하다. 이러한 활성화 운전을 통해 전해질 사이의 수소이온이동 통로, 반응가스가 반응할 수 있는 촉매까지의 이동 통로, 촉매층내의 전기적 연속성을 확보함으로 연료전지는 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 연료전지 활성화에 영향을 미치는 요인을 찾았고, 이를 통해 효과적이고 빠른 활성화 절차에 관한 연구를 수행하였다.

• 신재생에너지
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• 제1권2호
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• pp.34-40
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• 2005

고분자 전해질막 연료전지는 운전시 정상적인 성능을 발현하기 위해서 전지 본체 조립 후 초기 활성화 운전이 필요하다. 이러한 활성화 운전을 통해 전해질 사이의 수소이온이동 통로, 반응가스가 반응할 수 있는 촉매까지의 이동 통로, 촉매층내의 전기적 연속성을 확보함으로 연료전지는 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 연료전지 활성화에 영향을 미치는 요인을 찾았고, 이를 통해 효과적이고 빠른 활성화 절차에 관한 연구를 수행하였다.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.36-40
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• 2003

고분자 전해질 연료전지를 자동차용 동력원으로 사용하는 경우 겨울철 운전 시 연료전지 내에 존재하는 물이 결빙하여 연료전지의 성능을 저하시킬 수 있다. 물의 결빙이 연료전지의 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 연료전지의 온도를 운전온도인 $80^{\circ}C$에서 물이 결빙하기에 충분한 온도인 $-10^{\circ}C$까지 열순환하면서 전류전압 곡선을 측정했다. 열순환이 반복됨에 따라 물의 상변화와 이에 따른 부피변화로 인해 연료전지의 성능이 감소했다. 물의 결빙이 연료전지의 성능을 저하시키는 원인을 규명하기 위해 BET분석과 순환전류전압법, 임피더스 분석을 이용해 열순환이 전극의 구조와 분극 저항에 미치는 영향을 조사했다.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.96-102
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• 2008

Direct quantification of methanol in polymer electrolyte membrane (PEM) by solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was studied and the methanol concentrations in PEM produced by crossover and diffusion were compared. The error range of the quantification was not smaller than ${\pm}15%$ and the amount of the methanol crossed over in our direct methanol fuel cells (DMFCs) was less than the methanol diffused to PEM. The methanol concentration in the PEM of the DMFC operated at different current densities were equivalent.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.885-891
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• 2010

고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 열관리는 성능 향상과 내구성 측면에서 중요한 문제이다. 일반적으로 냉각수 순환 유로를 가진 냉각판이 여러 개의 단전지 사이에 삽입되어 PEMFC 내부에서 발생하는 반응열을 외부로 배출한다. 본 연구에서는 개선된 병렬 사형유로(MPSFF)를 향상된 냉각성능을 가진 냉각판 유로형상으로 제안하고, 이를 전산유체역학(CFD) 해석을 통하여 평가하였다. 비교를 위하여 냉각수 유로로 일반적으로 사용되는 사형유로 및 병렬형유로의 냉각성능에 대한 계산도 수행하였다. CFD 결과는 개선된 병렬 사형유로가 냉각판 표면에서의 온도의 비균일도를 상당히 감소시키고, 따라서 PEMFC의 내구성과 성능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.141-145
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• 2016

고분자전해질막은 전극 이외에 전기 화학 연료전지의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 고분자전해질막은 가스나 양성자 등의 작은 분자를 선택적으로 수송해야 한다. 고분자전해질막을 투과한 가스는 급속히 전기 화학적 환원을 발생시켜 음극 촉매의 열화를 유발하기 때문에 수소 장벽으로 작동해야 하며 가능한 한 빨리 양성자를 이동시켜야 한다. 지금까지 고분자전해질막의 수소 기체 투과도를 측정하는데 한정된 방법(예 : Constant volume/variable pressure (Time-lag)법)을 사용했다. 그러나 측정의 대부분은 고분자전해질막은 건조된 진공 하에서 이루어진다. 그렇지 않으면 얻어진 수소 투과도는 측정 오차가 커지는 원인이 되기 쉽다. 이 연구에서는 일반적으로 고분자전해질막으로 사용되는 Nafion212의 수소 가스 투과 특성을 온도와 습도가 동시에 제어되는 in-situ 측정 시스템을 이용하여 평가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.26-31
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• 2023

고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC) 고분자막의 내구성 향상을 위해서 빠른 시간에 내구성을 평가할 수 있는 가속 내구 평가법들이 연구 개발되었다. 그러나 트럭, 버스 등 대형 상용차용 연료전지 수명은 승용차보다 3배 이상 요구되어 화학적 가속 내구 평가(Accelerated stress test, AST) 시간도 길어져서 1,500 시간 이상이 되었다. 그래서 본 연구에서는 단 시간내에 고분자막의 화학적 내구성을 평가하기 위한 방법으로 막 초기 특성으로 내구성을 예측할 수 있을지 검토하였다. 초기 특성으로 수소투과전류밀도(Hydrogen crossover current density, HCCD)와 단락 저항(Short resistance, SR)을 그리고 3시간의 셀 밖 실험으로 가능한 Fenton 실험을 통해 AST 시간을 예측하였다. HCCD와 불소 이온 유출 농도가 증가하면 AST 시간이 선형적으로 짧아지는 경향을 보였으나 편차가 있었다(R² ≒0.65). SR이 감소하면 AST 시간이 선형적으로 증가하는 상관관계를 보였으며 정확도가 높아(R² =0.93) 고분 자막 초기 SR로 AST 시간을 예측할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2250-2254
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• 2007

Comprehensive analytical models focusing on the anode water loss, the cathode flooding, water equilibrium, and water management strategy are developed for polymer electrolyte fuel cells. Analytical solutions presented in this study are compared with two-dimensional computational results and shows a good agreement in predicting those critical characteristics of water. General features of water concentration profile as a function of membrane thickness and current density are presented to illustrate the net effect of the back-diffusion of water from the cathode to anode and the water production by the cathode catalytic reaction on water transport over a fuel cell domain. As one of practical applications, the required humidity level of feed streams for full saturation at the channel outlets are investigated as a function of the physical operating condition. These analytical models can provide good understanding on the characteristic water