• Title/Summary/Keyword: 수소투과도

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A Study on the Optical Properties of Diamod-Like Carbon Film (Diamond-Like Carbon 박막의 광학적 특성에 관한 연구)

  • 권도현;박성계;남승의;김형준
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.10 no.2
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    • pp.194-200
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    • 2001
  • In this study, the optical properties of diamond-like carbon(DLC) films, which was synthesized by 13.56 MHz rf plasma enhanced chemical vapor deposition system(PECVD), were investigated. We observed the variation of the transmittance and optical band gap with respect to deposition condition. The change of the transmittance and optical band gap of the DLC films were investigated as a function of RF power, working pressure, and additional gas. The optical band gap decreased with the increase of RF power and working pressure. We could verify the bond structures change of DLC films by observing the content of hydrogen using FT-IR spectroscopy. And the addition of hydrogen and nitrogen decreased the optical band gap by the breakage of C-H bond of DLC films during the deposition.

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

  • Oh, Sohyung;Lim, Dae Hyun;Lee, Daewoong;Park, Kwonpil
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.58 no.4
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    • pp.524-529
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    • 2020
  • To increase the mechanical durability of the proton exchange membrane fuel cells, a reinforced membrane in which a support is placed in the polymer membrane is used. The support mainly uses e-PTFE, which is hydrophobic and does not transfer ions, which may cause performance degradation. In this study, we investigated the effect of e-PTFE support on PEMFC performance and electrochemical durability. In this study, the reinforced membrane with the support was compared with the single membrane (non-reinforced membrane). Due to the hydrophobicity of the support, the water diffusion coefficient of the reinforced membrane was lower than that of the single membrane. The reinforced membrane had a lower water diffusion coefficient, resulting in higher HFR, which is the membrane migration resistance of ions, than that of a single membrane. Due to the low hydrogen permeability of the support, the OCV of the reinforced membrane was higher than that of the single membrane. The support was shown to reduce the hydrogen permeability, thereby reducing the rate of radical generation, thereby improving the electrochemical durability of the reinforced membrane.

A Study of the Formation of Binary Intermediate Layer on Pd-based Hydrogen Separation Membrane Using Various Types of Metal Oxides (다양한 형태의 금속 산화물을 이용한 Pd계 복합 수소분리막의 2원계 중간층 형성에 관한 연구)

  • Hwang, In-Hyuck;Kim, Sung Su
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.29 no.2
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    • pp.196-200
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    • 2018
  • In this study, the intermediate layer in Pd-based hydrogen separation membrane was synthesized to minimize the surface roughness and defects using powder-type and sol-type metal oxides. The surface properties and gas permeation characteristics were analysed by SEM and $N_2$ gas permeation test. The coating layer composed of sol type metal oxides has smooth surface, especially the layer coated by $TiO_2$ sol has little pin holes, cracks and defects. The binary layer composed of powder type and sol type metal oxides has similar flux characteristics to a single sol type layer. The Pd-based composite membrane improved by the binary intermediate layer exhibited $0.32mol/m^2s$ of the hydrogen permeation flux with a selectivity ($H_2/N_2$) of ~10,890 at 672 K and a pressure difference of 1 bar.

The Study on In-situ Measurement of Hydrogen Permeability through Polymer Electrolyte Membranes for Fuel Cells (연료전지용 고분자전해질막의 실시간 수소 투과도 측정법 연구)

  • Lim, Yoon Jae;Lee, Chang Hyun
    • 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.

Effect of Annealing Temperature on the Durability of PEMFC Polymer Membrane (PEMFC 고분자막의 어닐링 온도가 내구성에 미치는 영향)

  • Lee, Mihwa;Oh, Sohyeong;Park, Yujun;Yoo, Donggeun;Park, Kwonpil
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.60 no.1
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    • pp.7-11
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    • 2022
  • In the membrane forming process of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), drying and annealing heat treatment processes are required for performance and durability. In this study, the optimal annealing temperature for improving the durability of the polymer membrane was studied. It was annealed in the temperature range of 125~175 ℃, and thermal stability and hydrogen permeability were measured as basic data of durability at each annealing temperature. The electrochemical durability was analyzed by Fenton reaction and open circuit voltage (OCV) holding. The annealing temperature of 165 ℃ was the optimal temperature in terms of thermal stability and hydrogen permeability. In the Fenton reaction, the fluorine emission rate of the membrane annealed at 165 ℃ was the lowest, and the lifespan of the membrane annealed at 165 ℃ was the longest in the OCV holding experiment, confirming that 165 ℃ was the optimal temperature for the durability of the polymer membrane.

Investigation on the Technical Characteristics and Cases of Salt Cavern for Large-Scale Hydrogen Storage (대규모 수소 저장을 위한 암염 공동 저장 기술 특성 및 적용 사례 분석)

  • Seonghak Cho;Jeonghwan Lee
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.28 no.2
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    • pp.7-16
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    • 2024
  • This study presents investigation on the technical characteristics and field cases of the salt cavern storage method for large-scale hydrogen storage. The salt cavern storage method enables effective hydrogen storage compared to other methods due to the low porosity and permeability of the rock salt that constitutes the cavern, which is not likely to leak and requires a small amount of cushion gas for operation. In addition, there is no chemical reaction between rock salt and hydrogen, and multiple injection/withdrawl cycles can be performed making it effective for peak shaving and short-term storage. The salt cavern is formed in three stages: leaching, debrining, and filling, and leakage tests are conducted to ensure stable operation. Field applications are currently performing to meet industrial demand in the surrounding area of four sites in the UK and Texas, USA, and salt cavern operation is being prepared for energy storage in European countries such as Germany and France. The investigated results in this study can be utilized as a basic guideline for the design of future hydrogen storage projects.

유체 플라즈마 적용을 통한 고분산 금 나노분말 제조에 관한 연구

  • Heo, Yong-Gang;Bae, Jong-Won;Won, Jong-Seon;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.02a
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    • pp.497-498
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    • 2011
  • 나노입자는 벌크 재료와는 다른 광학적, 전기적, 촉매적 특징 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 나노유체의 성질은 나노입자의 크기와 형상, 분산성등과 같은 여러 요인에 의해서 결정되어진다. 이러한 나노입자의 특징 때문에 여러 응용분야에서 활용되어지고 있다. 예를 들면, 일반 유체에 나노입자를 분산시키면, 열전도도와 대류열전달효과가 증대되어 진다. 이러한 나노유체의 제조법으로는 크게 두 가지로 분류되어 있다. 투스텝법은 환원법 혹은 기계적으로 제작한 나노입자를 일반 유체에 혼합시킨 후 분산을 시켜 제조하는 제조법이다. 원스텝법은 투스텝법과는 달리 한번에 나노유체를 제조하는 제조법이다. 일반 유체에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜서 제조한다. 최근, 유체내에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜 나노유체를 제조하는 새로운 기술인 유체 플라즈마법이 개발되었다. 하지만, 유체 플라즈마의 일반적인 거동과 해석이 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마의 발생 메카니즘 규명을 위한 방전 시간, 전압, 단극 직류 전력, 극간거리에 따른 유체 플라즈마의 특징을 OES와 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 나노유체의 특징을 UV-vis nir spectropgotometer, HR-TEM, zeta-potential, EDS, ICP-OES, KD2 pro and lambda로 측정하였다. 유체 플라즈마를 각 조건에 따라 발생시켰고, 나노유체를 성공적으로 제조하였다. 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 산소와 수소이온으로 측정되었다. 유체 플라즈마의 강도는 전기에너지가 증가함에 따라서 증가함으로 측정되었다. 제조된 나노입자의 크기는 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 감소하였고, 대부분의 나노입자의 형상은 구형으로 제조되었다. 나노유체의 분산안정성 또한 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 증가하였다. 직경이 $18.1{\pm}5.0$ nm인 나노유체의 열전도도는 3%로 측정되었다. 유체 플라즈마에 의한 나노유체의 제조 메카니즘을 다음과 같이 제안한다. 유체내에서 전기에너지 인가에 따른 이온과 전자의 흐름은 유체 플라즈마를 발생시킨다. 기본 유체는 물이므로 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 수소와 산소이며, 인가되는 전기에너지량이 증가함에 따라서 이온과 전자의 흐름이 증가됨으로서 유체 플라즈마의 강도가 증가함으로 추측한다. 유체 플라즈마 발생은 전자의 흐름과 관계되어진다. 따라서, 유체내에 존재하는 전구체에 전자가 제공되어짐에 따라서 금 입자를 환원시켜 입자가 형성된다. 또한, 유체 플라즈마는 나노입자를 음전하로 대전시켜 분산안정성의 확보가 되는 것으로 추측되어진다.

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Optical properties of hydrogenated amorphous chalcogenide thin films (수소화 처리된 비정질 칼코게나이드 박막의 광학적 특성)

  • Nam, Gi-Yeon;Kim, Jun-Hyung;Cho, Sung-Jun;Lee, Hyun-Yong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2005.07a
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    • pp.493-496
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    • 2005
  • 비정질 실리콘 (a-Si)의 수소화를 통해 활성화 수소가 비정질 실리콘내의 댕글링본드 (dangling bond) 와 결합 하므로 에너지밴드의 국재준위(localized state)를 감소시켜 불순물 도핑이 가능하게 되므로 a-Si 이 전자소자로서 이용 가능하게 되었다. 이에 착안하여 본 연구에서는 경사($0^{\circ}$, $45^{\circ}$, $80^{\circ}$) 증착을 통해 비정질 칼코게나이드($a-As_{40}Ge_{10}Se_{15}S_{35}$) 박막을 제작하고 그 박막을 수소화처리 (15~20atm at $150\sim190^{\circ}C$)하여 처리 전 후의 surface morphology 변화 및 광학적 특성 변화를 고찰하였다. $a-As_{40}Ge_{10}Se_{15}S_{35}$ 박막의 SEM 측정을 통해 $40^{\circ}$$80^{\circ}$ 경사 증착된 $a-As_{40}Ge_{10}Se_{15}S_{35}$ 박막에서 각각 18.8nm 와 160nm의 transition layer와 박막의 기둥(columnar)구조가 형성됨을 관찰하였다. 특히, $80^{\circ}$ 증착박막의 경우 수소처리전 columnar구조는 약 $65\sim70^{\circ}$의 기둥 각을 가지고 형성되었고 수소화 처리를 통해 기둥구조가 붕괴 되었다. $70^{\circ}$ 경사 증착된 $a-As_{40}Ge_{10}Se_{15}S_{35}$ 박막은 $0^{\circ}$에 따른 박막 보다 흡수단 부근에서 약 20%의 투과도 증가와 광 에너지 갭 ($E_{op}$)의 증가를 관찰 할 수 있었다. $80^{\circ}$경사 증착된 수소처리 박막에서 흡수단 부근의 투과도가 약 10%증가 되었고, 광 에너지 갭은 약 0.07eV 증가 하였고, PL intensity는 흡수단 부근에서 증가한 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 변화들은 경사 증착된 $a-As_{40}Ge_{10}Se_{15}S_{35}$ 박막 내의 상대적으로 원자 밀도가 큰 기둥(columnar)구조가 생성되고, 이 원자 밀도가 높은 기둥구조의 댕글링본드와 주입된 수소가 흡착하여 에너지대의 국재준위를 감소시키기 때문으로 판단된다.

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