• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.166-168
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• 2007

고분자 전해질 연료전지는 다수의 단위 cell을 적층하여 stack을 형성하게 되며, 각 단위 cell 은 분리판과 MEA 사이에 gasket을 장착하게 된다. 이때 장착된 gasket은 분리판과 MEA사이의 일정한 gap을 유지하여 가스를 균일하게 분배되도록 할 뿐만 아니라, 가스 유출을 막는 sealing 재(材)로서의 역할을 한다. 따라서 고분자 전해질 연료전지의 성능확보를 위해서는 내구성 및 가스 기밀성이 우수한 gasket 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 이러한 gasket 물성을 만족시킬 수 있는 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 개발하고자 하였으며, 이를 검증하기 위하여 가혹 조건에서 실험을 수행하였다. 그 결과 종래의 gasket 보다 열적, 화학적 및 가스기밀성 변에서 우수한 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.11a
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• pp.101-106
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• 1999

고분자 전해질 연료전지(PEFC)는 백금 촉매를 이용하여 낮은 온도에서 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 시스템으로써 자동차 등의 이동용 전원으로 적합한 시스템이다. 그러나 고분자 전해질 연료전지가 실용화되기 위해서는 고가인 백금 촉매 사용량의 감소 등 제작비용 절감 문제, 전지 자체의 성능향상 등의 문제가 해결되어야 한다.(중략)

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1520-1521
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• 2007

고분자 전해질 연료전지(PEMFC, polymer electrolyte membrane fuel cell)는 수소이온특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로서 무공해 차량의 동력원, 가정용 발전, 우주선용 전원, 군사용 전원 등 매우 다양한 부분에서 사용되어질 것으로 사료된다. 하지만 현재 높은 가격과 짧은 수명 등의 문제로 상용화에 이르지 못하고 있다. 고분자전해질 연료전지의 스택 가격을 부품별로 조사하여 보면 분리판이 전체 스택가격의 60% 정도가 가장 높은 비중을 차지하며 기체 확산층으로 사용되는 탄소재료가 12%,전해질이 10%, 촉매가 8% 정도를 차지한다. 촉매 또한 저가의 비귀금속 촉매를 개발하거나 백금 촉매의 성능을 향상시켜 촉매 사용량을 낮춤으로써 가격을 낮추기 위한 연구가 진행되어지고 있으며 전해질로 사용하는 고분자막도 가격이 매우 높은 Nafion 대신 저가 고분자를 개발하거나, 또는 가능한 얇은 전해질을 사용하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 하지만 아직까지는 뚜렷한 진척성과가 없는 것으로 알려져 있다. 그래서 본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 고분자 Membrane의 특성을 향상시키고 또한 박막의 배양성과 특성에 대해서 고찰해 보고자한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.3 no.4
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• pp.574-578
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• 1992

고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)는 전해질로서 수소이온 교환 특성을 갖는 폴리머를 사용한 연료전지로서 다른 유형의 연료전지에 비하여 에너지 변환 특성이 우수할 뿐만 아니라 전력밀도 특성이 우수한 유형의 연료전지이다. 전해질 폴리머로서는 Perfluorosulfonate 멤브레인이 사용되고 있으며, 전지의 작동 원리는 인산형 연료전지와 동일하다. 본 총설 논문에서는 PEMFC의 작동 원리 및 기능상의 설명은 지양하고 고전력 밀도가 가능한 이유와 지금까지의 개발 역사 및 향후 개발 방향 등에 대해서 설명하고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.5
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• pp.400-407
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• 2011

The stress distribution and stress amplitude of a membrane are major factors to decide the mechanical fatigue life of PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). In this paper, mechanical stresses under operating hygro-thermal condition of the membrane are numerically modelled. Contact analysis between gas diffusion layer (GDL) and the membrane is performed under various temperature-humidity conditions. The structural model has nonlinear material properties depending on temperature and relative humidity. Several geometric conditions are applied to the model. The numerical analysis results indicate that deformations of the membrane are strongly related with assembly conditions of the fuel cell. The fatigue life is predicted for practical operating condition through experimental data.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.5
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• pp.413-422
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• 2015

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1993.05a
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• pp.96-100
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• 1993

상용 모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 메탄올을 원료로 한 고체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템의 정상상태 전산 모사를 실시하여 최적의 설계를 시도하였다. 연료전지 본체의 모사를 위하여 USER block과 FORTRAN block을 작성하였으며, 다른 공정은 ASPEN PLUS에서 제공되는 모델을 사용하였다. 모사 결과, 실제 경우와 근사한 값을 얻었으며, 이를 근거로 하여 조업조건에 따른 출력의 변화를 살펴봄으로써 효율을 최대로 하는 각 단위공정의 최적 조업조건을 찾아내었다. 이로부터 향후 실용화될 국내의 고체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템에 대한 기본 자료를 제시할 수 있으며, 개발되는 공정은 고온으로 조작되는 개질기의 열을 효율적으로 회수하여 이용함으로써 공정의 에너지 효율을 높이도록 하여야 한다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.11 no.1
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• pp.51-58
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• 2008

Many researches for effects of different flow configurations on performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell have extensively been done but the effects of flow direction at the same flow channel shape should be considered for optimal operation of fuel cell as well. In this paper a numerical computational methode for simulating entire reactive flow fields including anode and cathode flow has been developed and the effects of different flow direction at parallel flow was studied. Pressure drop along the flow channel and density distribution of reactant and products and water transport, ion conductivity across the membrane and I-V performance are compared in terms of flow directions(co-flow or counter-flow) using above numerical simulation method. The results show that the performance under counter-flow condition is superior to that under co-flow condition due to higher reactant and water transport resulting to higher ion conductivity of membrane.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.195-196
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• 2009

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 공중합체를 기본구조로 한, 6F OH를 알코올 단량체로 사용하여 블록 공중합체를 직접 중합법으로 합성하였다. 이때 각각의 소수성-친수성 소중합체들은 동일한 분자량을 이용하여 합성했으며 그때의 두 소중합체의 몰비는 1:1로 하여 블록 공중합체의 술폰화도를 50%로 고정하였다. N-메틸-2피롤리돈(NMP) 용매 상에서 연료전지용 고분자 전해질 막을 제조하여 이온전도도 및 메탄올 투과도등의 측정을 통하여 최종 블록 공중합체 전해질 막의 기본 특성을 파악했다. 소수성-친수성 소중합체의 분자량을 조절함에 따라 최종 전해질 막의 이온 전도도를 향상시킬 수 있음이 확인되었고, 연료전지 성능 테스트 결과에서도 나피온(Nafion 115)과 비슷한 성능을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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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.