• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.111.1-111.1
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• 2016

진공 중 산화처리 방법으로 스테인레스강 표면에 형성한 크롬 산화막에 의한 수소 기체방출 저감 효과를 수치해석 방법으로 분석하였다. 스테인레스 강 진공 용기를 진공 중 산화처리하면 표면의 확산 방지막 효과에 의하여 수소 기체방출률을 낮출 수 있다고 알려져 있으나 그 구체적인 원리는 명확하지 않다. 표면 크롬 산화막의 수소 확산계수가 스테인레스 강 내부의 확산계수보다 작으므로 수소의 확산을 지연시켜 기체방출을 낮춘다는 설명이 가능하지만, 크롬 산화막의 두께 및 확산계수가 미치는 영향을 정량적으로 분석한 예는 없었다. 본 발표에서는 스테인레스강 진공용기의 크롬산화막과 모재 내부에 서로 다른 확산계수를 부여한 후 기체방출에 관여하는 확산 방정식을 수치해석으로 풂으로써, 표면의 확산 방지막에 의한 기체방출 저감 효과를 설명하고자 한다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1994.04a
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• pp.45-46
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• 1994

기체분리막의 성능을 평가하기 위한 Manometric method의 몇가지 투과측정장치 중, High-Vacuum technique는 기체 투과계수, 확산계수 및 용해도계수의 정확한 값을 얻는데 가장 유용한 장치이다. 그러나 이 장치는 비용이 비싸고, 조작법이 복잡하며, 투과실험시 계 내의 투과측의 농도를 분석할 수 없고, 측정시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 따라서 보다 간단하고 일반적인 측정장치는 막내 기체 확산계수의 측정에는 정확도가 떨어지지만, Low-Vacuum Technique 측정장치가 더 많이 사용되고 있다. Volumetric method는 조작법이 간단하며, 계 내의 농도분석이 가능하고, 측정시간이 빠르며, 비용이 적게 드는 장점이 있다. 일반적으로 Volumetric 투과특정장치로 투과계수는 얻었지만, 확산계수에 대해서는 극소수의 연구자들만이 언급하고 있다. 이는 실험하는 방법의 어려움과 기체의 막내 농도분포에 대해 수학적으로 적합한 모델의 해를 얻지 못한데 있다. 최근데 Lee 등은 Volumetric method을 이용한 확산계수의 평가에 대해 연구하여 신뢰성 있는 결과를 보여주었다. 따라서 본 실험은 Volumetric method를 이용하여 막내 기체 확산계수의 측정을 위해 온도, 압력및 분자직경에 따라 Standing time의 예측에 대해 검토하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.10 no.4
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• pp.306-310
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• 2007

Characteristics of GDL (Gas Diffusion Layer) mainly determine the gas diffusion and water removal in a cell, thereby changing the performance and affecting durability of PEFC. To optimize the water management and understand the two phase flow in a GDL, it is important to study the behaviors of GDL micro structure under the real operating condition. In the clamped condition of cell, the GDL beneath the rib is more compressed than beneath the channel. Many researches on physical, electrochemical, mechanical behaviors of gas diffusion layer has been conducted. However, changes in surface properties under clamped condition have rarely studied. In present study, the morphology of broken connections of carbon fibers and detachment of PTFE coatings on the fibers were shown from the microscopic observations. In addition, changes in wetting properties of GDL by compression were investigated by using XPS and liquid uptake methods. The hydrophobic characteristics of GDL surface beneath the rib of the flow field plate are changed due to the deformation of micro structure.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.1
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• pp.106-115
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• 1996

본 연구에서는 PET(PentaEthoxy Tanatalum:Ta(OC2H5)5) 유기금속 화합물 전구체를 사용하여 차세대 초고집적회로 제조시 고유전체 물질로 유망한 Ta2O5 박막을 열화학증착 방법에 의하여 증착하였다. 본 증착실험을 통하여 여러 가지 운속기체, 기판온도, 반응압력 등의 공정변수가 층덮힘에 미치는 영향을 고찰하였으며 Monte Carlo 전산모사 결과와 기판온도 변화에 따른 층덮힘 패턴의 변화에 대한 실험결과를 비교하여 부착계수를 산출하였다. 운송기체로는 N2, Ar, He을 바꿔가며 실험하였으며 He>N2>Artns으로 층덮힘이 양호한 것으로 나타났다. 이는 운송기체의 종류에 따라 운동량 확산도, 열 확산도, 물질 확산도 등의 이동현상 특성값들이 다르기 때문이라 생각된다. 기판온도의 증가는 운송기체의 종류에 관계없이 층덮힘을 악화시켰으며 도랑내부에서의 Knudsen 확산과 표면반응물의 탈착에 비해 표면반응이 보다 지배적인 역할을 담당함을 알 수 있었다. 또한 질소를 운송기체로 사용한 경우에 부착계수의 겉보기 활성화 에너지는 15.9Kcal/mol로 나타났다. 그리고 3Torr 이하에서 반응압력이 증가하는 반응압력이 증가하는 경우에는 물질 확산도의 감소 효과 때문에 층덮힘이 악화되었다. 본 연구결과 3Torr, 35$0^{\circ}C$에서 He 운송기체를 이용한 경우가 가장 우수한 층덮힘을 얻을 수 있는 최적 공정 조건임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.273-273
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• 2002

대기 중 기체상 알데히드와 케톤류 등의 자동분석을 개발하고 이를 실제 대기 분석에 응용하였다. 본 분석장치는 분석 기체를 흡수 농축하는 확산 스크러버와 홉수액을 분석하는 고성능 액체크로마토 그래피로 구성되어 있다. 분석기체는 스크러버 속에서 기체와 반대방향으로 흐르는 DNPH 흡수액에 흡수되어 하이드라존을 형성하고 HPLC에서 분리 검출된다. 표준편차 3배로 정의한 본 방법의 검출한계는 수ppt로 매우 낮아 환경대기의 분석이 가능하다. (중략)

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.11 no.4
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• pp.273-283
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• 2008

GDL(Gas Diffusion Layer) is one of the main components of PEM fuel cell. It transports reactants from the channel to the catalyst and removes reaction products from the catalyst to the channels in the flow filed plate. It is known that higher permeability of GDL can make it possible to enhance the gas transport through GDL, leading to better performance. And MEA's temperature is determined by gas and heat transport. In this paper, three dimensional numerical simulation of PEM fuel cell of parallel channel and serpentine channel by the permeability of GDL is presented to analysis heat and mass transfer characteristics using a FLUENT modified to include the electrochemical behavior. Results show that in the case of parallel channel, performance variation with change of permeability of GDL was not so much. This is thought because mass transfer is carried out by diffusion mechanism in parallel channel. Also, in the case of serpentine channel, higher GDL permeability resulted in better performance of PEM fuel cell because of convection flow though GDL. And mass transfer process is changed from convection to diffusion when the permeability becomes low.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.1
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• pp.68-74
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• 2021

Gas diffusion layer (GDL) compression is important parameter of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) performance to have an effect on contact resistance, reactants transfer to electrode, water content in membrane and electrode assembly (MEA). In this study, the effect of GDL compression on fuel cell performance was investigated for commercial products, JNT20-A3. Polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy was performed at different relative humidity and compression ratio using electrode area of 25 ㎠ unit cell. The contact resistance was reduced to 8, 30 mΩ·㎠ and membrane hydration was increased as GDL compression increase from 18.6% to 38.1% at relative humidity of 100 and 25%, respectively. It was identified through ohmic resistance change at relative humidity conditions that as GDL compression increased, water back-diffusion from cathode and electrolyte membrane hydration was increased because GDL porosity was decreased.

• KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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• v.40 no.2
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• pp.125-132
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• 1995

Studies were made on differences among types and varieties of rice in stomatal density and gas diffusion resistance, and on the relationship between these traits and photosynthetic rate. Significant differences among types and varieties were found stomatal density and gas diffusion resistance. Generally, stomatal density was higher in indica varieties than in Japonica varieties, gas diffusion resistance was lower in the former than in the later, in varieties developed through indica-japonica hybridization it was intermadiate. The stomatal density was closely positively correlated with the gas conductivity and the net photosynthetic rate, was not correlated with single leaf area, and had significant negative correlation with specific leaf weight. Higher photosynthetic rate of indica varieties mainly results from its high stomatal density and low gas diffusion resistance. The result also suggested that high photosynthetic rate might be obtained if the high stomatal density and low gas diffusion resistance in indica could be combined with the larger specific leaf weight in japonica through crossing between two.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.5
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• pp.487-490
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• 2011

We used X-ray tomography to carry out an experimental study to visualize the effect of freeze and thaw cycles on the gas diffusion layer (GDL) in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). A PEMFC has freeze and thaw cycles if the fuel cell is operating at a below-freezing ambient temperature. The cycle permanently deforms the fuel-cell capillary structures and reduces the ability of the cell to generate electric power and also reduces its service life. The GDL is the thickest capillary layer in the fuel cell, so it experiences the most deformation. The X-ray tomography facility at the Pohang Accelerator Laboratory was used to observe the structural changes in GDLs induced by a freeze and thaw cycle. We discuss the effects of these structural changes on the power production and service life of PEMFCs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.71.1-71.1
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• 2010

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내의 기체확산층(GDL)은 셀 내의 물 관리에 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 다공성 기제(GDBL) 위에 미세기공층(MPL)을 코팅한 2층 구조의 기체확산층이 사용되는데, 이 미세기공층은 카본파우더와 테프론의 혼합물로 이루어져 있으며 촉매층에서 발생한 물을 셀 밖으로 빠르게 배출하는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 다양한 기공분포를 갖는 미세기공층을 제조하여 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 미세기공층 슬러리내에 암모늄염 계열의 기공형성제를 혼합하여 다공성 기제 위에 코팅한 후 다양한 온도조건에서 건조함에 따라 기공분포가 다른 미세기공층을 제조하였다. 이렇게 제조된 미세기공층의 물성은 수은기공도계, FE-SEM, 자체적으로 제조한 기체투과도 측정 장치를 사용하여 측정하였으며, 단위 전지 성능 측정은 두 개의 가습조건(RH100%, RH50%)에서 실시하였다. 기공분포 측정결과 건조온도가 높은 미세기공층은 건조온도가 낮은 미세기공층에 비해 직경이 1,000 - 20,000 nm 인 대공극(macropore)의 수가 많지만, 직경이 100 nm 이하의 미세공 (micropore)의 수가 적은 것을 확인하였다. 전지성능 측정 결과 고가습 조건 (RH100%)에서는 미세공 (micropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 보여고, 저가습 조건 (RH50%)에서는 대공극 (macropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 나타내었다. 이는 물배출에 유리한 미세공 (micropore)의 성질과 원료 기체의 이동에 유리한 대공극(macropore)의 성질에 의한 것으로 판단된다. 따라서 셀 운전 가습조건에 따라 최적화된 기공구조를 갖는 미세기공층을 사용함으로써 셀 운전 성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 예상된다.