• Membrane Journal
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• v.21 no.3
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• pp.299-305
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• 2011

This study deals with the preparation of polymeric electrolyte membranes having high durability for the application of fuel cells. The membranes under investigation were prepared the impregnation to porous polyethylene membranes with poly(vinyl alcohol)(PVA), poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid), and (PSSA-MA)3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid (THS-PSA). To characterize the resulting membranes, the water contents, the contact angles, FT-IR, the proton conductivity and the the modulus were measured. The proton conductivity of 30% content of THS-PSA at $55^{\circ}C$ gave excellent $1.27{\times}10^{-1}S/cm$ and the mechanical strength was improved 7 times higher up to the THS-PSA content 15%, as a result, the durability was elevated extensively.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.28 no.2
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• pp.144-149
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• 2017

A proton-conducting bisphenylpropaned sulfonated fluorinated blockcopolymer (BPSFBC) was synthesized. Five kinds of polymer electrolyted composite membranes were preparated by incorporating silica ($SiO_2$) with various weight ratio. And their characteristics were investigated by FT-IR (fourier transform infrared), $^1H-NMR$ ($^1H$ nuclear magnetic resonance), TGA (thermogravimetric analysis), water uptake, FE-SEM (field emission scanning electron microscopes), and ion conductivity properties. The water uptake and ion conductivity were increased until 9 wt% $SiO_2$, and then decreased. The maximum proton conductivity equal to $52mScm^{-1}$ was measured for the BPSFBC/$SiO_2$-9 composite membrane at $90^{\circ}C$ and 100% relative humidity. From the measured results, it is distinct that the manufactured composite membrane BPSFBC/$SiO_2$-9 can be considered as a polymer membrane suitable for a fuel cell electrolyte.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.213-216
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• 2007

PEMFC의 전기화학적 반응은 촉매, 이오노머, 기공이 만나는 삼상계면에서만 일어나므로, 전극 구조의 최적화가 성능 향상 및 장기안정성 확보에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 전극 미세구조를 실시간으로 분석하기 위해 임피던스 복소캐패시턴스법을 도입하고자 하였다. 즉, PEMFC의 양극에 질소를 공급하면 0.4 V 부근에서 전기이중층 형성 반응만이 일어나는 것을 확인하였으며, 이때 음극에는 수소를 공급하여 기준전극 및 반대전극으로 사용하였다. 측정된 임피던스를 복소캐패시턴스로 변환하고 허수부를 주파수에 대해 도시하면 피크 형태의 곡선이 얻어지는데, (1) 피크 면적은 전극/전해질의 계면면적, (2) 피크 위치는 이오노머 네트워크에 의한 수소이온 전도 특성, (3) 피크 폭은 다공성 구조의 균일도를 각각 나타내므로, 피팅 없이 직접적인 해석이 가능하다는 장점을 가진다. 반면, 기존의 Nyquist 도시법은 피팅에 의한 분석이 필요하며, 전극층의 불균일한 구조로 인해 단순한 등가회로 구성이 어려운 문제점을 가진다. 최종적으로, MEA 제작 조건 및 운전 조건을 변수로 하여 임피던스를 측정하고 복소캐패시턴스 분석을 수행하여, 퇴화 경로를 규명하고 운전 조건을 최적화하고자 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.359-359
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• 2009

투명전도 산화막 재료로 널리 사용되고 있는 ITO는 전기적 및 광학적 특성이 우수한 장점이 있으나, ITO의 주 재료인 인듐은 매장량이 적어서 가격이 고가인 단점이 있어 대체 재료의 개발이 시급한 상황이다. ITO 대체 TCO로 가장 유력한 후보인 Al doped ZnO(AZO)는 가시광을 투과하는 성질을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하다는 장점뿐만 아니라 수소 분위기의 안정성 및 가격이 싸다는 장점이 있다. 본 연구에서는 양이온 금속원소(Al)과 음이온 할로겐 원소(F) 및 수소(H)를 co-doping한 ZnO 박막을 rf 마그네트론 스퍼터를 이용하여 증착한 뒤 도핑량과 진공중에서의 열처리에 따른 전기적 및 광학적 특성에 대해 고찰하였다. Al과 H를 co-doping한 ZnO의 박막의 경우 Al의 농도가 낮은 TCO박막이 전기적 특서에서 더 큰 향상을 보였으며, 동일한 F 함량에서는 H 함량이 늘어날수록 캐리어의 증가해 TCO박막의 전기적 특성이 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 진공중의 열처리에 따른 F와 H의 거동은 반대로 나타났다. 이 연구를 통해서 $36.2cm^2$/Vs의 높은 홀 이동도와 $2.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$의 낮은 비저항을 가지는 ZnO계 박막의 제조가 가능하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.23 no.3
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• pp.264-273
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• 2012

In this paper, two types of integrated gasification combined cycle (IGCC) plants using either an air separation unit (ASU) or an ion transport membrane (ITM), which provide the oxygen required in the gasification process, were simulated and their thermodynamic performance was compared. Also, the influence of adopting a pre-combustion $CO_2$ capture in the downstream of the gasification process on the performance of the two systems was examined. The system using the ITM exhibits greater net power output than the system using the ASU. However, its net plant efficiency is slightly lower because of the additional fuel consumption required to operate the ITM at an appropriate operating temperature. This efficiency comparison is based on the assumption of a moderately high purity (95%) of the oxygen generated from the ASU. However, if the oxygen purity of the ASU is to be comparable to that of the ITM, which is over 99%, the ASU based IGCC system would exhibit a lower net efficiency than the ITM based system.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.30 no.4
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• pp.347-355
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• 2019

As a solution to the growing concern on the global warming, researches are being actively carried out to apply carbon dioxide capture and storage technology to power generation systems. In this study, the integrated gasification combined cycle (IGCC) adopting oxy-combustion carbon capture was modeled and the effect of replacing the conventional air separation unit (ASU) with the ion transport membrane (ITM) on the net system efficiency was analyzed. The ITM-based system was predicted to consume less net auxiliary power owing to an additional nitrogen expander. Even with a regular pressure ratio which is 21, the ITM-based system would provide a higher net efficiency than the optimized ASU-based system which should be designed with a very high pressure ratio around 90. The optimal net efficiency of the ITM-based system is more than 3% higher than that of the ASU-based system. The influence of the operating pressure and temperature of the ITM on system efficiency was predicted to be marginal.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.33 no.1
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• pp.28-37
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• 2022

In this study, we synthesized a poly(pheneylene oxide) (PPO)-based organic/inorganic composite membrane having silicotungstic acid (STA) for the development of an anion exchange membrane with excellent ionic conductivity and physicochemical stability. The organic/inorganic composite membranes were prepared by introducing different STA contents (0 wt%, 10 wt%, 30 wt%, and 50 wt%) into the quaternizaed(Q)-PPO matrix. The prepared anion exchange membranes were subjected to structural analysis by proton neclear magnetic resonance and Fourier transform infrared, and thermal behavior of membranes was confirmed by thermogravimetric analysis. Among the prepared composite membranes, the ion conductivity of Q-PPO/STA-50 (40.5 mS cm^-1) showed 1.46 times compared to that of the pristine membrane (27.6 mS cm^-1). Therefore, these results demonstrated that organic/inorganic composite membranes are promising candidates for application of anion exchange membranes.

• Membrane Journal
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• v.20 no.1
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• pp.1-7
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• 2010

A graft copolymer, i.e. poly(vinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene )-g-poly(styrene sulfonic acid) (P(VDF-co-CTFE)-g-PSSA) with 47 wt% of PSSA was synthesized via atom transfer radical polymerization (ATRP). This copolymer was combined with titanium isopropoxide (TTIP) to produce graft copolymer/$TiO_2$ nanocomposite membranes via sol-gel process. $TiO_2$ precursor (TTIP) was selectively incorporated into the hydrophilic PSSA domains of the graft copolymer and grown to form $TiO_2$ nanoparticles, as confirmed by FT-IR and UV-visible spectroscopy. Water uptake and ion exchange capacity (IEC) decreased with TTIP contents due to the decrease in number of sulfonic acid in the membranes. At 5 wt% of TTIP, the mechanical properties of membranes increased while maintaining the proton conductivity.

• 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.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2010.10a
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• pp.23-23
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• 2010

전북 서해안 새만금 지역에 조성되는 간척지 면적 28,300ha의 30%인 8,400ha 정도가 농업용지로 사용되는 계획이 확정됨에 따라 해당 용지를 효율적으로 사용 할 수 있는 다양한 활용 방안이 요구되고 있다. 대단위 농업지구가 들어설 예정지인 새만금 광활 간척지는 네덜란드와 유사하게 토양의 대부분이 미사질 양토로 이루어져있어 적용 가능한 화훼류를 적절히 선발하고 적합한 재배기술을 도입한다면 대규모 화훼제배 단지로서의 성장 가능성이 충분할 것으로 판단된다. 따라서 전북 농업기술원에서는 2004년부터 7년에 걸쳐 새만금 간척지의 농업적 활용도 제고와 경관농업 육성을 통한 관광자원화 가능성을 확인하기 위하여 72종의 원예작물 적응시험을 실시하였으며 22종의 자생식물과 튤립, 아이리스, 수선화, 히아신스, 참나리 등 5종의 구근 화훼류를 적합 화훼류로 선발하였다. '08~09년에는 내염성과 저온 및 풍해 저항성이 있는 아펠톤, 골든아펠톤, 네그리타, 프랑소와즈, 키스네리스 등을 간척지적용 가능 주요 튤립 품종으로 선발 하였는데 선발된 품종들을 대상으로 높은 염농도 하에서의 체내축적 무기성분을 조사한 결과, K와 Mg은 증가되는 경향이었으나 Ca은 감소되었으며, Cl이온은 현저하게 증가하였다. 또한 튤립체내의 산도 및 전기전도도와 항산화효소의 활성이 증가하였는데 스트레스 반응결과 유해산소가 체내에 축적되고, 이를 중화시키기 위하여 수소이온을 소모함으로써 체내의 산도는 상승된 것으로 추정되며 염분함량이 높을수록 삼투압에 의하여 뿌리에서 흡수는 양분이 적은 반면 잎 줄기의 증산작용은 동일하기 때문에 상대적으로 체내의 농도가 높아져 전기전도도가 상승된 것으로 판단된다. 식물 스트레스의 지표물질로 사용되고 있는 proline 함량도 토양내의 염도가 상승되면서 증가되었으며 엽록소 함량은 감소되는 경향을 보였다.