• 제목/요약/키워드: 고분자전해질 막

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고온형 고분자전해질연료전지용 MEA 개발 및 응용 (Development and Application of High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

  • 임태훈;김형준
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.439-445
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    • 2007
  • Proton exchange membrane Fuel Cells(PEMFCs) have been spotlighted because of their broad potential application for potable electrical devices, automobiles and residential usages. However, their utilization is limited to low temperature operation due to the electrolyte dehydration at high temperature. High temperature PEMFC operation offers high CO tolerance and easy water management. This review presents development of high temperature($120{\sim}200^{\circ}C$) PEMFC. Especially, PEMFC which is based on acid-doped PBI membrane is discussed.

고분자전해질 연료전직 운전용 막가습기의 가습특성 및 해석 (Humidification Characteristics & Modeling of The Membrane Humidifier for Operation of PEMFCs)

  • 박세규;신석재;하흥용;오인환;홍성안;이태희
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.115-119
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    • 2002
  • 고분자 전해질 연료전지는 전해질로 고체고분자막을 사용하는 연료전지로 고분자막은 수소 이온의 활발한 전달을 위해 일정량의 수분이 존재해야 한다. 따라서 연료전지의 운전 중에 고분자막은 항상 수화되어 있어야 하며 수분이 부족하게 되면 수소이온 전도도가 떨어지고, 막의 수축으로 인해 전극과 막 계면의 저항이 증가한다. 반대로 수분이 많이 존재하면 촉매 표면에 반응기체의 확산이 어려워져 전지 성능이 감소하게 된다.(중략)

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PEMFC의 고분자막에서 지지체가 고분자전해질 막 성능 및 전기화학적 내구성에 미치는 영향 (Effect of Support on the Performance and Electrochemical Durability of Membrane in PEMFC)

  • 오소형;임대현;이대웅;박권필
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제58권4호
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    • pp.524-529
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    • 2020
  • 고분자전해질 연료전지의 기계적 내구성을 높이기 위해 고분자막에 지지체를 넣은 강화막이 사용되고 있다. 지지체는 주로 e-PTFE를 사용하는데 소수성이고 이온전달이 안되므로 성능저하의 원인이 될 수 있다. 그래서 본 연구에서는 e-PTFE 지지체가 PEMFC 성능과 전기화학적 내구성 미치는 영향에 대해 연구하였다. 본연구에서는 지지체가 들어간 강화막과 들어가지 않은 단일막(비강화막)을 비교하였는데, 지지체의 소수성 때문에 강화막의 물 확산계수가 단일막보다 낮았다. 강화막은 물확산 계수가 낮아 이온의 막 이동 저항이 단일막보다 높았다. 지지체의 낮은 수소투과도 때문에 강화막의 OCV가 단일막보다 높았다. 지지체가 수소투과도를 감소시킴으로서 라디칼 발생속도를 감소시켜 강화막의 전기화학적 내구성도 향상시킴을 보였다.

고분자전해질 연료전지의 MEA 제조방법에 따른 성능비교 (The effect of MEA fabrication procedure on PEMFC performance)

  • 조용훈;조윤환;박인수;최백범;정대식;성영은
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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    • pp.291-295
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    • 2005
  • The PEMFC behavior is quite complex and is influenced by several factors, including composition and structure of electrodes and membrane type. Fabrication of MFA is important factor for proton exchange membrane fuel cell. MFA of PEMFC with hot pressing and direct coating method were prepared, and performances were evaluated and compared each other. The effect of MEA preparation methods, hot pressing methods and direct coating methods, on the cell performance was analyzed by impedance spectroscopy and SEM. The performance of PEMFC wi th direct coat ing method was better than wi th hot pressing method because membrane internal resistance and membrane-:-interfacial resistance were reduced by elimination of hot pressing process in MEA fabrication. In addition the micro structure of MEA with direct coating method reveals uniform interface between membrane and catalyst layer.

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고분자전해질 연료전지용 MEA 제조 및 특성평가 (Fabrication and Properties Analysis of MEA for PEMFC)

  • 조용훈;조윤환;박인수;성영은
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.230-234
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    • 2005
  • Fabrication of MEA is important factor for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). MEA of PEMFC with hot pressing and direct coating method were prepared, and performances were evaluated and compared each other. The effect of MEA preparation methods, hot pressing methods and direct coating methods, on the cell performance was analyzed by impedance spectroscopy and SEM. The performance of PEMFC with direct coating method was better than with hot pressing method because membrane internal resistance and membrane-interfacial resistance were reduced by elimination of hot pressing process in MEA fabrication. In addition the micro structure of MEA with direct coating method reveals uniform interface between membrane and catalyst layer.

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탄소화합물/Polymer Binder 복합체를 이용한 기체확산층 제조 및 성능 평가 (Preparation and Performance Evaluation of Gas Diffusion Layer Made of Carbon Compounds/Polymer Binder Composites)

  • 이지정;최범철;박윤경;이재영;이홍기
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.92.2-92.2
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    • 2011
  • 고분자전해질 연료전지 (PEMFC)의 가격 결정 요인 중 막 전극 접합체 (MEA)가 차지하는 비중은 약 45%정도이며, 이것을 구성하는 주요 부품인 기체 확산층 (GDL)은 carbon paper나 carbon cloth 형태가 사용되고 있다. 그렇지만 GDL을 제조하는 공정은 매우 복잡하고, 그 가격이 너무 높은 단점이 있다. 본 연구에서는 카본블랙, 흑연 등의 탄소화합물과 polymer binder를 이용하여 단순화된 공정으로 GDL을 제조하였다. 또한, GDL의 물리적 특성이 전극 성능에 미치는 영향을 분석하기 위하여 표면 morphology, 접촉각 및 표면에너지, 전기전도도, 기체투과도, porosity, pore distrivution 등을 측정하였고, 각각의 GDL 표면에 동량의 Pt 촉매를 도포하여 MEA를 제작한 후 그 성능을 평가하였다.

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고분자전해질 수전해용 MEA의 촉매침투도에 따른 성능변화 (Performance change according to the catalyst intrusion rate in the MEA for the PEM water electrolysis)

  • 김홍열
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.254-256
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    • 2009
  • The performances of proton exchange membrane (PEM) water electrolysis depend on many factors such as materials, geometries, fabrication methods, operating conditions, and so forth. The fabrication method is concerned, membrane electrode assemblies (MEA) are a most important part to show different performances by different fabrication methods. The performance change of PEM water electrolysis was experimentally measured according to the fabrication differences of the anode electrodes. One point of view is the catalyst intrusion rate to the anode gas diffusion layer (GDL), and the other point of view is the catalyst loading distribution in depth of the anode GDL. Results show that the performances of MEA with deep intrusion of the catalysts are better in the range of low current densities but worse at higher current densities. The catalyst loading distribution does not affect significantly to the performance of PEM water electrolyser.

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고분자전해질 수전해용 MEA의 촉매침투도에 따른 성능변화 (Performance Change according to the Catalyst Intrusion Rate in the MEA for the PEM Water Electrolysis)

  • 김홍열;이지정;이재영;이홍기
    • 신재생에너지
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    • 제5권4호
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    • pp.75-78
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    • 2009
  • The performances of proton exchange membrane (PEM) water electrolysis depend on many factors such as materials, geometries, fabrication methods, operating conditions, and so forth. The fabrication method is concerned, membrane electrode assemblies (MEA) are a most important part to show different performances by different fabrication methods. The performance change of PEM water electrolysis was experimentally measured according to the fabrication differences of the anode electrodes. One point of view is the catalyst intrusion rate to the anode gas diffusion layer (GDL), and the other point of view is the catalyst loading distribution in depth of the anode GDL. Results show that the performances of MEA with deep intrusion of the catalysts are better in the range of low current densities but worse at higher current densities. The catalyst loading distribution does not affect significantly to the performance of PEM water electrolyser.

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고분자전해질 막을 위한 나프탈렌 단위를 포함하는 디 및 트리 블록공중합체의 합성 및 특성분석 (Synthesis and Characterization of Di and Triblock Copolymers Containing a Naphthalene Unit for Polymer Electrolyte Membranes)

  • 김애란
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제27권6호
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    • pp.660-669
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    • 2016
  • A fluorinated-sulfonated, hydrophobic-hydrophilic copolymer was planed subsequently synthesized using typical nucleophilic substitution polycondensation reaction. A novel AB and ABA (or BAB) block copolymers were synthesized using sBCPSBP (sulfonated 4,4'-bis[4-chlorophenyl)sulfonyl]-1,1'-biphenyl), DHN (1,5-dihydroxynaphthalene), DFBP (decafluorobiphenyl) and HFIP (4,4'-hexafluoroisopropylidenediphenol). All block copolymers were easily cast and made into clear films. The structure and synthesized copolymers and corresponding membranes were analyzed using GPC (gel permeation chromatography), $^1H$-NMR ($^1H$ nuclear magnetic resonance) and FT-IR (Fourier transform infrared). TGA (Thermogravimetric analysis) and DSC (differential scanning calorimetry) analysis showed that the prepared membranes were thermally stable, so that elevated temperature fuel cell operation would be possible. Hydrophobic/hydrophilic phase separation and clear ionic aggregate block morpology was confirmed in both triblock and diblock copolymer in AFM (atomic force microscopy), which may be highly related to their proton transport ability. A sulfonated BAB triblock copolymer membrane with an ion-exchange capacity (IEC) of 0.6 meq/g has a maximum ion conductivity of 40.3 mS/cm at $90^{\circ}C$ and 100% relative humidity.

고분자전해질 연료전지 고분자막의 특성 및 성능 비교 (Comparison of Characteristics and Performance of Membrane in Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

  • 이대웅;오소형;임대현;정회범;유승을;구영모;박권필
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제58권2호
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    • pp.171-175
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    • 2020
  • 고분자전해질 연료전지(PEMFC)에서 지지체에 의해 내구성을 향상시킨 강화막(Reinforced Membrane)의 개발이 국내에서 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 4 종류의 강화막의 초기 성능 및 특성을 비교하였다. 고분자막의 C-F사슬의 양이 더 많은 강화막이 C-F사슬의 소수성 때문에 물 확산계수가 더 작음을 보였다. 고분자막 두께가 두꺼울수록 수소투과도가 감소하고 OCV가 증가함을 확인하였다. Short 저항이 1.5 Ωcm2 이하인 막은 OCV가 0.9 V이하이고 성능도 최저여서 Short 저항이 3.0 Ωcm2 이상이어야 함을 보였다. 현재 기준이 되는 국외 막과 비교했을 때 비슷한 국내 막도 있어서 PEMFC 고분자막의 국산화 가능성을 확인할 수 있었다.