• 한국응용과학기술학회지
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• 제28권1호
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• pp.57-63
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• 2011

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) performance degrades when hydrogen sulfide ($H_2S$) is present in the fuel hydrogen gas; this is referred to as $H_2S$ poisoning. This paper reveals $H_2S$ poisoning on PEMFC by measuring electrical performance of single cell FC under various operating conditions. The severity of $H_2S$ poisoning depended on $H_2S$ concentration under best operating conditions($65^{\circ}C$ of cell temperature and 100% of anode humidification). $H_2S$ adsorption occured on the surface of catalyst layer on MEA, but not on the gas diffusion layer(GDL) by analyzing SEM/EDX data. In addition, MEA poisoning by $H_2S$ was cumulative but reversible. After poisoning for less than 150 min, performance of PEMFC was recovered up to 80% by just inert nitrogen gas purging.

• 대한금속재료학회지
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• 제56권12호
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• pp.893-899
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• 2018

In the present study, we investigated the sulfur poisoning of the Ni anode in solid oxide fuel cells (SOFCs) as a function of operating conditions. Anode supported cells were fabricated, and sulfur poising tests were conducted as a function of current density, $H_2S$ concentration and humidity in the anode gas. The voltage drop was significant under the higher current density (${\sim}714mA/cm^2$) condition, while it was much reduced under the lower current density (${\sim}389mA/cm^2$) condition, at 100 ppm of $H_2S$. A secondary voltage drop, which occurred only at the high current density, was attributed to Ni oxidation in the anode. Thus, operation at high current density with high $H_2S$ concentration may lead to permanent deterioration in the anode. The effect of water content (10%) on the sulfur poisoning was also investigated through a constant current test (${\sim}500mA/cm^2$) at 10 ppm of $H_2S$. The cell operating with 10% wet anode gas showed a much smaller initial voltage drop, in comparison with a dry anode gas. The present study indicates that operating conditions, such as gas humidity and current density, should be carefully taken into account, especially when fuel cells are operated with $H_2S$ containing fuel.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권4호
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• pp.594-598
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• 2012

고분자 전해질막 연료전지는 연료극의 연료와 공기극의 공기에 각각 $H_2S$와 $SO_2$이 포함되어 있을 때 그 성능이 심각하게 감소한다. 본 연구는 고분자전해질막 연료전지의 공기극과 연료극에 1 ppm에서 10 ppm의 불순물 가스를 공급하여 전기적 성능측정을 통해 복합적인 황불순물이 단위전지에 미치는 영향을 확인하였다. 최적의 운전조건에서 불순물가스를 피독하였을 때 $SO_2$와 $H_2S$의 농도가 증가할수록 성능이 급격히 감소하였다(단위전지 온도 $65^{\circ}C$, 상대습도 100%). 그리고 황의 흡착은 MEA의 백금 촉매층 표면서 일어나며, 불순물 가스가 MEA에 누적되는 것을 확인하였다. 1, 3, 5, 및 10 ppm 4회의 연속적인 피독 후 연료전지의 성능이 0.71 V에서 0.54 V(76 %)로 감소하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권1호
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• pp.102-107
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• 2012

황화수소가 고분자 전해질막 연료전지의 연료극에 공급되었을 때 전지 성능의 저하와 황화수소 피독 후 순환전류 전압법(CV) 스캔을 통해 전지의 성능 회복에 관한 연구를 수행하였다. 수소에 30 ppm의 황화수소를 희석하여 연료극에 공급하고 전류밀도를 $0.5A/cm^2$로 고정하여 1시간 동안 3차례 피독한 후 CV를 5회 스캔하여 단위전지의 성능회복을 확인한 결과 피독 전 단위전지의 초기 성능은 0.60 V에서 $1.16A/cm^2$이였으며, 30 ppm의 황화수소를 한 시간 동안 피독한 결과 $0.77A/cm^2$로 그 성능이 감소하였고, 피독 횟수가 증가함에 따라 성능이 0.57 V까지 감소하였다. 그리고 황화수소 피독 후 각 스텝에서 CV 스캔을 5회 실시하였을 때 단위전지의 성능이 90.3%까지 회복하는 것을 알 수 있었다. 또한, 황화수소 피독 후 단순히 고순도의 수소 가스만 연료극에 주입하여도 약 80% 정도의 성능회복이 가능하였다. 이러한 현상으로 판단할 때 황화수소 가스의 백금 촉매층에의 흡착은 그리 강하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.670-676
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• 2016

Hydrogen town in Republic of Korea was established in 2013. Hydrogen as a byproduct produced by various processes of factories is used in hydrogen town facilities. As cell performance is affected by contaminations in fuel gas, various standards about impurities of fuel have been determined by many countries. This study shows performance degradation of single cell with impurities concentrations. Traces of carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide ($H_2S$)can cause considerable cell performance losses. For comparing the performances by poisoning of CO, acceleration test, I-V curve, constant current are performed. Both the CO and $H_2S$ poisoning rate are a function of their concentration. With the higher concentrations the higher poisoning rates are observed. And, it was confirmed that, oxidation behavior and side reaction generation are not affected. Under the lower $H_2S$ concentration condition, the poisoning rate is much higher than that of CO because of its different adsorption intensity. It can be possible that the result of this study can be used for enacting regulation as a baseline data.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.107-114
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• 2017

고분자전해질 연료전지(PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell)는 일산화탄소(CO)나 황화수소($H_2S$)가 포함된 연료가 주입될 경우 성능이 저하된다. 일반적으로 멀캅탄 계열의 부취제가 첨가된 탄화수소를 개질하여 생성된 수소에는 미량의 황화수소가 포함되어 있다. 본 연구에서는 황화수소를 수소에 첨가하여 anode에 주입하였을 경우에 연료전지 성능에 미치는 영향을 파악하고, 3가지 다른 회복방법인 순수 수소 주입법, 전위 순환법과 물 순환법을 적용한 경우의 회복률을 비교하여 보았다. PEMFC의 성능은 전기화학적 방법인 polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)와 cyclic voltammetry (CV)를 사용하여 분석하였다. 피독에 대한 회복방법인 순수 수소 주입법과 전위 순환법을 사용한 경우에는 회복률이 적었고, 물 순환법을 사용한 경우에는 초기에 대비하여 약 95% 이상 성능이 회복된 것을 확인하였다. 직접적으로 피독에 노출된 anode에 물을 흘린 경우의 성능회복률이 높았으며, cathode에 흘린 경우에도 물의 crossover에 의한 효과로 전위 순환법보다 우수한 회복률을 보였다. 이러한 연구결과로부터 황화수소 피독에 대한 회복기법을 구축함으로서 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있고, 불순물이 미량 함유된 저가 수소의 사용을 가능하게 함으로서 연료전지 보급에도 기여할 수 있을 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권1호
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• pp.146-151
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• 2013

본 연구에서는 연료극 또는 공기극에 함유된 불순물인 황화합물의 도입을 차단할 수 있는 GDL을 제조하여, 이를 평가용 단위전지에 체결하여 $H_2S$와 $SO_2$를 연료극과 공기극에 각각 동시에 공급하여 PEMFC의 성능 저하 및 회복에 관한 연구를 수행하였다. 그 결과 $H_2S$와 $SO_2$의 농도가 증가함에 따라 전지의 성능이 감소하며 특히 10 ppm 이상의 농도에서는 10분 이내에 약 10-15% 정도 성능이 감소하였다. 특히 GDL 표면의 기공이 없는 CN-2 GDL을 체결한 단위전지의 경우 피독에 의한 성능 감소 속도가 더 빠른 것을 확인하였다. 그리고 단위전지 피독 후 황화합물이 혼합되지 않은 순수 가스를 1시간 이상 공급하였을 때 전지의 성능이 GDL의 종류에 따라 90%에서 95% 이상 회복되며 CN-1 GDL의 경우가 가장 회복이 우수하였다.

• Applied Microscopy
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• 제10권1_2호
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• pp.53-76
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• 1980

• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.731-736
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• 2019

본 연구에서는 Pt/TiO₂를 파우더 및 허니컴 형태로 제조하고, 촉매의 피독 물질인 SO₂에 대한 영향과 재생 방안을 연구하였다. 이에 따라 Pt/TiO₂의 SO₂ 노출 전·후 촉매 활성을 비교하였다. Pt/TiO₂의 초기 활성은 주입되는 H₂ 농도(1~5%)에 비례하며, 촉매의 온도와 H₂ 전환율이 각각 최대 183 ℃와 95%로 나타났다. 2,800 ppm SO₂를 파우더 및 허니컴 Pt/TiO₂에 노출시켰고, 이때 성능이 나타나지 않았고 촉매 표면에 0.69%의 황(S)이 잔류함을 확인하였다. 피독 촉매에 대한 세척 및 열처리 결과, 파우더 촉매는 세척에 의해 96% 이상의 H₂ 전환율을 나타냈고 허니컴 촉매는 H₂ 또는 air 분위기의 열처리를 통해 촉매 활성이 재생되어 95% 이상의 H₂ 전환율이 확인되었다.

• 생명과학회지
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• 제12권6호
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• pp.669-675
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• 2002

저가 수산물의 부가가치를 높이고 소비를 촉진시키기 위하여 이들을 이용한 인스턴트 생선회를 제조하여 산업화할 필요성이 대두되고 있다. 인스턴트 생선회를 제조할 때 생선회를 원인식으로 하는 식중독 세균의 제어가 필수적이므로 생선회 소스의 원료인 유기산을 대상으로 생선회 식중독 유발 세균의 생존에 미치는 영향을 실험하였다. 식초(총산도 6.0-7.0%)와 젖산(총산도 8.0-9.0%)은 낮은 농도에서도 Vibrio속에 대한 항균활성이 강하게 나타났으며 Vibrio vulnificus(V. vulnificus), V. cholerae non-O1, V. parahaemolyticus, V. mimicus 순이었고, Salmonella typhimurium(S. typhimurium)과 Escherichia coli O157:H7(E. coli O157:H7)은 비교적 높은 농도에서 항균활성이 약하게 나타났다. 최소생육저해농도(MIC)는 식초의 경우 V. vulnificus 16$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. cholerae non-O1 18$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. mimicus 16$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. parahaemolyticus 12$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, S. typhimurium 26$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, E. coli O157:H7 20$\mu\textrm{g}$/$m\ell$를 나타내었고, 젖산의 경우 V. vulnificus 20$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. cholerae non-O1 25$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. mimicus 25$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, V. parahaemolyticus 25$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, S. typhimurium 40$\mu\textrm{g}$/$m\ell$, E. coli O157:H7 35$\mu\textrm{g}$/$m\ell$를 나타내었다. 순간 살균력 (10초)은 식초의 경우 V. vulnificus 8%, V. cholerae non-O1 14%, V. mimicus 10%, V. parahaemolyticus 4%, E. coli O157:H7 48%에서 증식되지 않았지만 S. typhimurium은 50%에서도 집락이 검출되었다. 젖산의 경우 V. vulnificus 2%, V. cholerae non-O1 3%, V. mimicus 4%, V. parahaemolyticus 3%, S. typhimurium 14%, E. coli O157:H7 17%에서 증식되지 않았다. 식초와 젖산은 낮은 농도에서 생선회 식중독 유발에 주 원인균이 되는 Vibrio 속의 생육을 억제하였고, S. typhimurium과 E. coli O157:H7의 생육은 비교적 약하게 나타났다.