• Membrane Journal
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• v.26 no.2
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• pp.141-145
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• 2016

Polymer electrolyte membranes (PEMs) are key components to determine electrochemical fuel cell performances, in addition to electrode materials. The PEMs need to satisfy selective transport behaviors to small molecules including gases and protons; the PEMs have to transport protons as fast as possible, while they should act as hydrogen barriers, since the permeated gas induces the thermal degradation of cathode catalyst, resulting in rapid electrochemical reduction. To date, limited tools have been used to measure how fast hydrogen gas permeates through PEMs (e.g., Constant volume/variable Pressure (time-lag) method). However, most of the measurements are conducted under vacuum where PEMs are fully dried. Otherwise, the obtained hydrogen permeance is easily changeable, which causes the measurement errors to be large. In this study, hydrogen permeation properties through Nafion212 used as a standard PEM are evaluated using an in-situ measurement system in which both temperature and humidity are controlled at the same time.

• Membrane Journal
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• v.20 no.1
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• pp.13-20
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• 2010

Using poly(ethylene oxide) (PEO) as a polymer host, poly(ethylene glycol) (PEG) as a plasticizer, potassium iodide and iodine as sources of $I^-/{I_3}^-$ PEO-PEG-KI/$I_2$ polymer gel electrolytes were prepared. Based on the polymer gel electrolytes, solid-state dye-sensitized solar cell(DSSC)s were fabricated. The content of PEG in the electrolyte was changed from 0 to 85%. The electrolyte showed self-supporting form through whole range of the PEG content. As the PEG content increased, the ionic conductivity and ${I_3}^-$ diffusivity increased and the light-to electrical energy conversion efficiency increased under irradiation of 100 $mWcm^{-2}$ simulated sunlight.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.3
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• pp.14-27
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• 2021

수소 에너지는 환경 문제를 최소화하고 고갈되는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소연료전지는 이러한 수소를 에너지원으로 사용하고 수소를 전기에너지로 전환하여 그 부산물로 물을 만드는 대표적인 친환경 전기화학 장치이다. 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로 막전극집합체의 전극층은 촉매가 포함된 고분자 전해질막 연료전지의 주요 요소 중의 하나이다. 소재개발 측면에서 고분자 전해질막 연료전지 전극층 핵심 소재의 물성 발현 원리 등을 이해하고 최적화된 소재 설계를 위해서는 원자레벨에서의 소재 설계 접근법이 필요하다. 따라서 실험적인 연구가 어려운 부분과 원자단위에서의 물질 현상에 대한 이해 그리고 연구 개발의 효율성 증진을 위해 전산재료과학(computational materials science) 기술이 광범위하게 활용될 수 있다. 본 기고문에서는 고분자 전해질막 연료전지에서의 전극층 소재에 대한 분자동역학 기반의 전산모사 활용과 연구동향에 대하여 소개하고자 한다.

• Polymer Science and Technology
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• v.15 no.5
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• pp.550-561
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• 2004

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.05a
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• pp.233-238
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• 1999

고분자 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)) 시스템은 연료전지 스택, 연료공급부, 공기공급부, 냉각부, 운전 제어부, 전자부하 및 데이터 획득부 그리고 인버터 등으로 구성된다. 이 가운데 가장 중요한 구성요소인 고분자 연료전지 스택의 성능은 전극과 전해질막 접합체의 성능뿐만 아니라 스택의 구조와 유로형상에도 크게 의존한다. 따라서 보다 고성능의 전해질막과 전극을 개발하고 소형화, 경량화가 가능한 스택의 구조와 유로형상을 찾는 것이 고분자 연료전지 스택의 개발에 있어 매우 중요하다.(중략)

• Polymer Science and Technology
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• v.14 no.4
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• pp.418-430
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• 2003

• Membrane Journal
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• v.21 no.3
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• pp.213-221
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• 2011

Using poly(ethylene oxide) (PEO) as a polymer host, poly(ethylene glycol) (PEG) as a plasticizer, potassium iodide and iodine as sources of $I^-/I_3^-$, polymer electrolyte membranes were prepared. Based on the polymer electrolytes, solid-state dye-sensitized solar cell (DSSC)s were fabricated. The content of PEG in the electrolyte was controlled to be 95%. The mole number of KI per 1 mole of EO ([KI]/[EO] ratio) in the electrolyte was changed to be 0.022, 0.044, 0.066 and 0.088. The electrolyte membrane showed wax phase in ambient temperature. The ionic conductivity increased with increasing KI content to reach the maximum value at which [KI]/[EO] ratio is 0.066. After the maximum value, the ionic conductivity decreased with increasing KI content. In the case of DSSC, the Voc decreased continuously with increasing KI content in the polymeric electrolyte membrane. The $J_{SC}$ increased with increasing KI content to show maximum value at which [KI]/[EO] ratio is 0.044. In the higher KI content region, $J_{SC}$ value decreased with increasing KI content.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.28 no.4
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• pp.331-337
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• 2017

Proton Exchange Membrane Water Electrolysis (PEMWE) is one of the most popular and widely used methods for hydrogen production. PEMWE contributes to eco-friendly system via its energy storage system application, hence making it environmentally friendly to use. However, its main drawback is contamination of proton exchange membrane during water electrolysis. Existing cation such as magnesium, calcium and the likes are the cause for membrane contamination. As a result, the cation contamination give rise to degradation of performance of electrolysis and the reverse electrolysis is effective method to remove cation.

• Membrane Journal
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• v.22 no.3
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• pp.208-215
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• 2012

Gel polymer electrolyte membranes were prepared from blends of polyvinyl alcohol (PVA) and poly (acrylic acid) (PAA), by solution-cast technique. The PAA content in the blend varied from 30 to 80 wt%. With the gel polymer electrolyte membranes, Zn air batteries were fabricated. The gel polymer electrolyte membranes were characterized by means of stress-strain test, impedance test. The Zn air batteries were tested by current interrupt method and galvanostatic discharge method. The tensile strength and tensile modulus decreased with increasing PAA content in the gel polymer electrolyte membrane. On the other hand, the ionic conductivity increased with increasing PAA content. The effect of ionic conductivity trend of the gel polymer electrolyte membrane in the Zn air battery was confirmed through current interrupt method and galvanostatic discharge method experiments. The battery with higher PAA content gel polymer electrolyte membrane showed lower IR drop and higher discharge capacity.

• New & Renewable Energy
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• v.2 no.4 s.8
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• pp.46-55
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• 2006

본 연구는 불소그룹을 함유한 술폰화된 아릴렌에테르계 블록 공중합체 고분자 전해질막의 제조 및 연료전지 특성에 관한 것이다. 이러한 불소그룹을 함유한 술폰화된 아랄렌에테르계 블록 공중합체를 제조하기 위하여 양말단에 불소계 비닐기를 가지면서, 고분자 전환시 상온에서 술폰화 가능한 biphenyl계 단량체와 술폰화가 불가능한 sulfonyl계 단량체를 각각 합성하였다. Biphenyl계 단량체로 부터 올리고머를 합성한 후 sulfonyl계 단량체와 열적 고리화 부가중합을 하여 다양한 몰조성을 갖는 일련의 perfluorocyclobutane(PFCB)기를 포함하는 블록 공중합체를 제조하였다. 제조된 블록 공중합체를 상온에서 술폰화제인 chlorosulfonic acid(CSA)를 이용하여 후술폰화시켜 강산 이온기인 sulfonic acid를 biphenyl계 올리고머 부분에 선택적으로 도입하였다. 이렇게 제조된 술폰화된 고분자를 제막한 후 연료전지 특성을 Nafion-115와 비교하였다. 술폰화가 되는 올리고머 블록의 비율 증가에 따라 이온교환능력 (IEC)이 증가하였고 , 그에 따른 팽윤도 역시 증가하는 것을 보였다. 술폰화된 고분자들은 건조 및 습윤 상태에서도 기계적 강도가 우수하였다. 최적화된 술폰화 블록 고분자(S-2) 를 대상으로 membrane electrolyte assembly(MEA) 를 제조하여 연료전지 초기성능을 측정한 결과 Nafion-112와 유사한 전기화학적 성능을 나타내었다.