• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.499-504
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• 2009

The effect of gas diffusion layer (GDL) compression caused by different stack clamping pressures on fuel cell performance was experimentally studied in a miniature 5-cell proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) stack. Three stacks with different GDL compressions, 15%, 35% and 50%, were prepared using SGL 10BC carbon fiber felt GDL and Gore 57 series MEA. The PEMFC stack performance and the stack stability were enhanced with increasing stack clamping pressure resulting in the best performance and stability for the stack with higher GDL compressions up to 50%. The excellent performance of the stack with high GDL compression was mainly due to the reduced contact resistance between GDL and bipolar plate in the stack, while reduced gas permeability of the excessively compressed GDL in the stack hardly affected the stack performance. The high stack clamping pressure also resulted in excessive GDL compression under the rib areas of bipolar plate and large GDL intrusion into the channels of the plate, which reduced the by-pass flow in the channels and increase gas pressure drop in the stack. It seems that these phenomena in the highly compressed stack enhance the water management in the stack and lead to the high stack stability.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.455-463
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• 2009

코발트 보호막 코팅이 적용된 페라이트계 스테인리스 스틸인 STS 430과 STS 444 소재에 대해 고체산화물 연료전지용 금속연결재로서의 고온 산화 특성에 대해 살펴보았다. 코발트 코팅층은 $800^{\circ}C$ 고온 산화 후 코발트 산화물 및 $Co_2CrO_4$, $CoCr_2O_4$, $CoCrFeO_4$ 등과 같은 코발트가 함유된 스피넬 상을 형성하였다. 또한 페라이트계 스테인리스 스틸과 코발트 코팅의 계면에서 크롬과 철이 함유된 치밀한 산화층을 형성하여 금속연결재 표면의 스케일 성장속도를 감소시키고 금속연결재 내에 함유된 크롬의 외부 확산을 효과적으로 억제하였다. 한편 STS 430은 고온 산화 후 표면에 형성된 스케일 하부에 $SiO_2$와 같은 내부 산화물이 형성된 반면 STS 444는 표면 스케일 이외에 다른 내부 산화물은 확인되지 않았으며 고온에서의 면저항 측정 결과, 코발트가 코팅된 STS 444의 전기 전도성이 STS 430 보다 우수한 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.76-83
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• 2013

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are regarded as a promising alternative to replace the existing automotive power sources. To get high performance and long-term durability for PEMFC systems, novel water management is essential. To this end, a comprehensive understanding of dynamics of the liquid water droplets within an operating PEMFC plays an important role. In this work, direct visualization of dynamic behaviors of the water droplet in the ex situ unit flow channel of a PEMFC including gas diffusion layer (GDL) is carried out as one of the fundamental studies for novel water management. Water droplet dynamics such as the movement and growth of liquid water droplets are mainly presented. Effects of GDL characteristics and inlet air flow rate on the water droplet transport and its removal from the flow channel are also discussed. The data obtained in this study can contribute to build up the fundamental operating strategy including balanced water removal capacity for automotive PEMFC systems.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권6호
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• pp.112-118
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• 2013

In this study, constant loading test (CLT) was performed to evaluate the hydrogen embrittlement resistance for multipass FCA weld metals of 600MPa tensile strength grade. The microstructures of weld metal-2 having the smallest carbon equivalent (Ceq=0.37) consisted of grain boundary ferrite and widmanstatten ferrite in the acicular ferrite matrix. The weld metal-1 having the largest Ceq=0.47, showed the microstructures of grain boundary ferrite, widmanstatten ferrite and the large amount of bainite (vol.%=19%) in the acicular ferrite matrix. The weld metal-3 having the Ceq=0.41, which was composed of grain boundary ferrite, widmanstatten ferrite, and the small amount of bainite (vol.%=9%) in the acicular ferrite matrix. Hydrogen desorption spectrometry (TDS) used to analyze the amount of diffusible hydrogen and trapping site for the hydrogen pre-charged specimens electrochemically for 24 hours. With increasing the current density of hydrogen pre-charging, the released amount of diffusible hydrogen was increased. Furthermore, as increasing carbon equivalent of weld metals, the released diffusible hydrogen was increased. The main trapping sites of diffusible hydrogen for the weld metal having a low carbon equivalent (Ceq=0.37) were grain boundaries and those of weld metals having a relatively high carbon equivalent (Ceq: 0.41~0.47) were grain boundaries and dislocation. The fracture time for the hydrogen pre-charged specimens in the constant loading test was decreased as the carbon equivalent increased from 0.37 to 0.47. This result is mainly due to the increment of bainite that is vulnerable to hydrogen embrittlement.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.245-255
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• 2021

Various studies about metallic bipolar plates have been conducted to improve fuel cell performance through flow field design optimization. These research works have been mainly focused on fuel cells for vehicle, but not fuel cells for building. In order to reduce the price and volume of fuel cell stacks for building, it is necessary to apply a metallic flow field, In this study, for a metallic flow field applied to a fuel cell for building, the effect of a change in the flow field shape on the performance of a polymer electrolyte membrane fuel cell was confirmed using a model and experiments with a down-sizing single cell. As a result, the flow field using a metal foam outperforms the channel type flow field because it has higher internal differential pressure and higher reactants velocity in gas diffusion layer, resulting in higher water removal and higher oxygen concentration in the catalyst layer than the channel type flow field. This study is expected to contribute to providing basic data for selecting the optimal flow field for the full stack of polymer electrolyte membrane fuel cells for buildings.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.30-36
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• 2019

본 연구에서는 titanium nitride (TiN) 나노 섬유와 poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) 전도성 고분자로 이루어진 전극과 poly(vinyl alcohol) (PVA) 기반 고분자 전해질 분리막을 이용하여 슈퍼 캐퍼시터를 제조하였다. TiN 나노 섬유의 경우 높은 전기 전도도와 이차원적 구조로 인한 스케폴드 효과를 기대할 수 있다는 점에서 전극 물질로 사용되었다. PEDOT-PSS 전도성 고분자는 수소 이온과 산화-환원 반응을 통해 보다 높은 정전용량을 나타낼 수 있으며 용액상에 분산이 용이해 유무기 복합제를 형성하기에 적합하였다. PVA 기반의 고분자 전해질 분리막은 기존의 액상의 전해질의 문제인 외부 충격에 대한 안정성을 확보할 수 있으며 염으로 사용된 $H_3PO_4$의 경우 수소 이온은 빠른 확산으로 인해 캐퍼시터의 충방전 효율에 이점이 있다. 본 연구에서 보고된 PEDOT-PSS/TiN 슈퍼캐퍼시터의 정전용량은 약 75 F/g으로 기존의 탄소기반 캐퍼시터에 비해 큰 폭으로 증가한 값이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.228-235
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• 2021

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are currently being used in various transport applications such as drones, unmanned aerial vehicles, and automobiles. The power required is different according to the type of use, purpose, and the conditions adjusted using a cell stack. The fuel cell stack is compressed to reduce the size and prevent fuel leakage. The unit cells that make up the cell stack are subjected to compression by clamping force, which makes geometrical changes in the porous media and it impacts on cell performance. In this study, finite elements method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) analysis for the deformed unit cell considering the effects of clamping force is performed. First, structural analysis using the FEM technique over the deformed gas diffusion layer (GDL) considering compression is carried out, and the resulting porosity changed in the GDL is calculated. The PEMFC model is then verified by a three-dimensional, two-phase fuel cell simulation applying the physical properties and geometry obtained before and after compression. The detailed simulation results showed different concentration distributions of fuel between the original and deformed geometry, resulting in the difference in the distribution of current density is represented at compressed GDL region with low oxygen concentration.

• 한국가스학회지
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• 제8권2호
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• pp.15-27
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• 2004

본 논문은 상용 프로그램인 Fluent를 이용하여 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell)의 바이폴라 플레이트 위에 새겨진 유로형상을 분석함으로서 연료전지의 성능을 향상시키는데 그 목적이 있다. 수소 소모량이 가장 많은 유로크기를 구하기 위하여 0.5 ${\~}$ 3.0mm의 범위에 대해 시뮬레이션을 수행하였으며, 유로너비, 지면너비, 유로깊이가 적을수록 아노드에서 수소이용율이 높음을 알 수 있었다. 유로너비가 증가하면 유로의 전체길이를 감소하므로 유로에서 압력하락이 감소하게 되며, 지면너비를 증가시키면 수소가 지면 밑으로 확산하여 수소의 순 소비가 감소하기 때문이다. 또한 유로너비를 변화시키는 것은 지면너비를 변화시키는 것보다 수소 소모에 민감하게 영향을 끼침을 알 수 있었다. 유로깊이에 따른 수소 소모량의 변화는 유로너비에 비해 크지 않으나 유로깊이는 바이폴라 플레이트의 부피에 크게 영향을 미치므로 가능한 한 적게 하여야 한다. 그러나 현실적으로 기계가공이 가능한 1mm이상의 유로에서는 유로너비 1.0mm, 지면너비 1.0mm, 유로깊이 0.5mm에서 수소 이용율이 가장 높았으며 최적 유로크기로 판단된다. 시뮬레이션결과로부터 최적 유로크기로 성형한 2cm${\times}$2cm크기의 대각선형과 5자형 유동장에 MEA를 결합한 단위전지의 성능을 100W 연료전지평가시스템을 이용하여 측정하였다. 측정결과는 대각선형과 5자형에서 유사하게 높은 OCV가 나타났으며, 전류밀도는 0.6V이하에서는 대각선형이 $2-40mA/m^2$ 더 높았으나 0.7-0.8V에서는 S자형이 $5-10mA/m^2$ 더 높게 나타났다.질을 향상시키고 의료자원의 효율적인 이용을 촉진하기 위해 호스피스 완화의료 서비스의 표준화와 제도화가 필요하다.를 활용한 사용자인터페이스(UI)디자인의 가능성을 확대시킬 수 있을 것이다. 스크린의 사용에 있어서 사용자의 시각적 한계성을 극복하기 위한 새로운 GUI의 시도와 제안은 향후 모바일 기기 디자인의 새로운 방향성을 제시하고 있다.각되며 이를 위해서는 호스피스 관련 기관뿐만 아니라 국가적 차원의 아동 호스피스에 대한 관심과 지원이 요구된다고 생각한다. 양상과 일치하였고 표준조건(water flux 1 cm/일)에서 예측된 이동소요시간에 따라 metolcarb는 most mobile, molinate와 fenobucarb, isazofos는 mobile내지 most mobile, dimepiperate는 moderately mobile이나 mobile, diazinon은 mobile, fenitrothion과 parathion은 slightly mobile 또는 mobile, chloipyrifos-methyl은 immobile이나 slightly mobile 등급에 속하는 것으로 나타났다.히 요구되고 있는 현실이다.브로 출시에 따른 마케팅 및 고객관리와 관련된 시사점을 논의한다.는 교합면에서 2, 3, 4군이 1군에 비해 변연적합도가 높았으며 (p < 0.05), 인접면과 치은면에서는 군간 유의차를 보이지 않았다 이번 연구를 통하여 복합레진을 간헐적 광중합시킴으로써 변연적합도가 향상될 수 있음을 알 수 있었다.시장에 비해 주가가 비교적 안정적인 수준을 유지해 왔다고 볼 수 있다.36.4%)와 외식을 선호(29.1%)${\lrcorner}$ 하기 때문에 패스트푸드를 이용하게 된 것으로 응답 하였으며, 남 여 대학생간에는 유의한

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.368-368
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• 2016

그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 6각 구조로 이루진 2차원 알려진 물질 중 가장 얇은(0.34 nm) 두께의 물질이며 그 밴드구로조 인해 우수한 전자 이동도($200000cmV^{-1}s^{-1}$)를 가지고 있며, 이외에도 기계적, 화학적으로 뛰어난 특성을 가진다. 대면적화 된 그래핀을 성장시키기 위한 방법으로는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)이 있다. 하지만 실제 여러 전이금속에서 합성되는 그래핀은 다결정으로, 서로 다른 면 방향을 가진 계면에서 전자의 산란이 일어나며, 고유의 우수한 특성이 저하되게 된다. 따라서 전자소재로 사용되기 위해서는 단결정의 대면적화 된 그래핀에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 앞서의 두 문제점 중, 단결정의 그래핀 합성에 크게 영향을 미치는 요인으로는 크게 합성 온도, 촉매 기판의 탄소 용해도, 촉매 표면에서의 탄소 원자의 확산성이 있다. 본 연구에서는 구리, 니켈, 실리콘에 비해 탄소 용해도가 낮으며, 탄소 원자의 높은 확산성으로 인해 단결정의 단층 그래핀을 합성에 적합하다고 보고된 저마늄(Germanium) 기판을 사용하여 그래핀을 합성하였다. 단결정의 그래핀을 성장시키기 위해 메탄(Methane; $CH_4$)가스의 주입량과 수소 가스의 주입량을 제어하여 성장 속도를 조절 하였으며, 성장하는 그래핀의 면방향을 제어하고자 하였다. 표면의 산화층(Oxidized layer)을 제거하기 위하여 불산(Hydrofluoric acid)를 사용하였다. 불산 처리 후 표면의 변화는 원자간력현미경(Atomic force microscopipe)을 통하여 분석하였다. 합성된 그래핀의 특성을 저 에너지 전자현미경(Low energy electron microscopy), 광전자 현미경(Photo emission electron microscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy), 원자간력현미경(Atomic force microscopy)와 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 기판 표면의 구조와 결정성을 분석하였다.