• 전기화학회지
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• 제4권3호
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• pp.125-131
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• 2001

용융탄산염 연료전지의 장기 운전시 각 전극별 분극의 변화를 Au, $CO_2/O_2$ 기준전극이 부착된 단위전지를 이용하여 성공적으로 해석하였다. 서로 다른 구성요소로 조합된 네 가지 단위 전지를 운전하며 각 전극의 분극을 해석한 결과, 이미 알려진 바와 같이 공기극의 분극 크기가 연료극의 경우보다 큰 것을 실험적으로 측정할 수 있었다. 고온 부식 방지를 위해 cell frame의 wet seal부분에 Al코팅을 한 전지는 6,000시간까지 성능을 유지하여 부식이 전지 성능 저하에 큰 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 한편, $LiCoO_2$가 코팅된 안정화 공기극은 일반적으로 사용되는 NiO 공기극보다 lithiation에 필요한 시간이 길어 운전 초기에 공기극 분극이 크고 성능이 낮았으나 지속적인 운전으로 공기극이 충분히 lithiation되면서 공기극의 분극이 작아지고 성능도 점차 증가하였다. $Li_2CO_3/Na_2CO_3$ 전해질을 사용한 전지는 운전 중 성능이 하락과 상승을 반복하는 진동현상을 보였는데 이는 연료극보다는 공기극의 영향으로 해석되었다. 대부분의 단위전지들이 급격한 성능 하락을 보였을 경우의 공기극 분극은 급격히 증가하였으며 이로써 용융탄산염 연료전지의 수명 향상을 위해서는 공기극의 개선이 필수적이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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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.

• 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.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2001년도 춘계총회 및 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2001

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.137.2-137.2
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• 2010

본 연구는 스테인리스 스틸(STS)을 직접메탄올 연료전지(DMFC)용 바이폴라 플레이트에 적용하기 위한 것이다. 약산성의 연료전지 환경에서 부식저항성을 향상시키고자 오스테나이트계 STS 316L과 페라이트계 STS 430에 UBM(unbalanced magnetron) DC sputter로 CrN 코팅막을 제작하였다. CrN이 코팅된 스테인리스 스틸은 부식특성, 접촉 저항 및 접촉각 등을 측정하여 무 코팅의 스테인리스 스틸과 특성을 비교하였다. 그리고 이들 재료의 연료전지(DMFC) 적용 가능성을 알아보기 위하여 단위전지로 제작하여 연료전지 성능 등을 측정하고 평가하였다. 무 코팅 스테인리스 스틸(STS 316L, STS 430)과 CrN 코팅 스테인리스 스틸의 부식저항 특성은 동전위와 정전위 실험으로 조사하였다. 동전위 부식 실험은 -0.4~1.0 V로 0.001 M의 황산용액 또는 메탄올을 첨가하여 질소 또는 공기의 환경에서 실험을 실시하였으며, 정전위 부식 실험은 0.4 V 또는 0.6 V에서 진행하였다. 연료전지의 단전지 측정은 실제 DMFC의 운전조건에서 실시하였다. 부식실험과 단전지 실험 전/후 메탈 바이폴라 플레이트의 조직 변화는 SEM을 통해 관찰하였고, 부식산화물의 화학적 조성과 메탈 바이폴라의 표면은 EDS를 이용하여 측정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.288-290
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• 2005

고분자전해질 연료전지는 자동차, 분산전원 및 이동전원 등에 대한 차세대 에너지원으로 채택 가능성이 높아지고 있다. 고분자전해질 연료전지 시스템의 상용화를 위한 가장 큰 걸림돌 중 한 가지로 가격문제를 들 수 있는데, 연료전지 스택이 전체 가격의 약 $50\%$를 차지하고 있다. 또한 스택을 구성하는 요소 중 분리판의 가격 비중은 약 $30\%$를 차지하고 있어, 분리판의 생산단가 저감은 연료전지의 상용화를 위해 반드시 해결해야 될 문제이다. 본 연구에서는 탄소를 재료로 하는 분리판에 대한 연구를 수행하였으며, 압축성형방식으로 제작된 다양한 복합재료 분리판 및 흑연 분리판에 대한 기계적 강도, 물리적 특성, 화학적 안정성을 조사하였으며, 가흑 운전 시 분리판내에 함유되어있는 고분자 성분의 침출에 의한 연료전지의 성능변화가 발생하는지 확인하였으며 이에 대한 단위전지의 성능평가를 수행하였다. 이러한 결과를 토대로 최적의 압축성형 복합체 분리판 제작 방향을 제시하고, 보다 신뢰성 있는 분리판 성능평가 기준을 확립하고자 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.221-223
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• 2007

고분자전해질연료전지의 효율과 수명은 고분자 전해질 막과 밀접하게 관련되어있다. 연료전지 상용화를 위해 내구성과 안정성은 반드시 확보되어야 한다. 본 연구에서는 고분자전해질연료전지용 막전극접합체에 대해서 제작과정, 체결과정 및 운전 중에 발생할 수 있는 물리적 손상이 연료전지에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실제 고분자전해질연료전지 조건에서 구멍이 생기는 경우를 모사하기 위해 막전극접합체에 다양한 크기 및 형상의 물리적 손상을 형성시켰다. 또한 여러 위치에서의 손상도 비교하였다. 손상시킨 막전극접합체에 대해 단위전지 성능평가와 순환전압전류 실험을 비교 분석하였다. 막전극접합체의 결함이 커질수록 수소기체투과도는 증가하고, OCV와 성능은 감소하였다. 또한 성능과 수소기체투과도는 서로 관련이 있음을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.160-165
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• 2009

연료전지 분리판은 연료전지 스택을 구성하는 부품 중에서 가장 많은 수량이 사용되는 부품의 하나로서 연료전지의 출력밀도(Power Density, W/L), 비출력(Specific Power, W/kg) 및 가격($/kWe) 관점에서 가능한 저가의 소재 및 제조공정으로 경량, 박형화가 이루어져야 하는 핵심 부품이다. 이러한 저가의 경량, 박형화 분리판 개발의 전제조건은 연료전지 스택에서 요구하는 다양한 물성, 장기수명 및 신뢰성은 나타내는 내구성을 만족해야 하는 것이다. 이렇듯 연료전지 분리판은 다음과 같은 요구 조건을 만족해야 한다. 높은 전기전도도, 전기화학적 부식 저항성, 화학적 안전성, 가스 기밀성, 기계적 강도 및 가공성 등이라 하겠다. 본 연구에서는 분리판의 요구 조건을 만족할 수 있는 분리판을 제작하기 위하여 고분자 복합소재(PCB; Printed Circuit Board)를 이용하여 전기도금을 통해 Cu/Au(1st PCB 분리판)과 Cu/Ni/Au(2st PCB 분리판)을 코팅하여 분리판을 제작하였다. 제조된 분리판을 이용하여, 접촉저항, 부식특성, 가스 기밀성, 기계적 강도를 분석하였으며, 단위전지를 제작 하여 상용 Graphite 분리판과 성능을 비교분석하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.359-366
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• 2002

고체산화물 연료전지의 운전온도를 낮추기 위해 구성재 중 LSGM 전해질과 LSM 양극을 합성하고, 그 특성을 조사한 후 최적 조성과 공정으로 단위전지를 제작하고 출력을 측정하였다. 전해질 조성인 $(La_{0.85}Sr_{0.15})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}와 (La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$를 $1500^{\circ}$에서 6시간 소결한 경우 두 조성 모두 $LaGaO_3$의 단일상을 형성하였고, $10∼3{\mu}m$의 결정 크기를 갖는 치밀한 미세구조를 얻었으며, 저기전도도는 $800^{\circ}$에서 0.13S/cm를 나타내었다. 양극의 경우 GNP법으로 $(La1-xSrx)MnO_3$를 합성한 경우 Sr의 양이 0.2mole일 때까지는 $LaMnO_3$ perovskite 단일상이 생성되었으며, 입자의 크기는 약 40nm였다. 단위전지는 $(La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$ 조성으로 소결한 전해질 양면에 $(La_{0.9}Sr_{0.1})MnO_3$ 양극과 음극의 입자크기는 $1{\mu}m$ 정도였고 다공성을 나타내었다. 이때 단위전지의 출력은 $800^{\circ}$에서 약 $0.3W/cm^2$를 나타내었다

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.23-33
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• 1999

용융탄산염 연료전지의 대형화에 관한 기본 기술을 확립하기 위하여 전극의 유효면적이 625 $\textrm{cm}^2$인 단위전지를 20단 적층한 내부 분배형 용융탄산염 연료전지 스택을 제작하고 그 성능을 살펴보았다. 연료로 72% H2/18% CO2/10% H2O를 , 산화제로는 70% air/30% CO2의 혼합 기체를 사용하여 운전한 결과 전류밀도가 150 mA/$\textrm{cm}^2$이고 연료 및 산화제의 이용율이 0.4일 때, 스택 전압이 16.62 V로 1.56 kW의 높은 초기출력을 나타내었다. 스택 내 분리판에서의 온도 분포는 가스 흐름 방향으로 온도가 증가하였으며 스택출력이 높아질수록 가스 배출 부분의 온도가 상승하였다. 스택 내 각 단위전지간의 성능 분포는 균일하지 않았으며, 가스이용율에 따라 그 편차가 증가하였다. 연속 운전 300시간 후부터 스택의 성능이 감소하였으며, 그 원인을 분석한 겨로가 탄소 석출과 부식 생성물에 의한 전기 단락 때문으로 밝혀졌다. 본 연구를 통하여 anode 출구에서의 가스 조성을 분석함으로써 전기 단락에 의한 전압 손실량을 계산하는 기법을 확립하였다. 또한 본 연구에서 얻은 결과를 통하여 향후 스택의 대형화와 장수명화에 대한 대책을 제시하였다.