• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.4
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• pp.1-21
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• 2021

화석연료의 과도한 사용으로 유발된 기후변화 문제를 해결하기 위해 대체에너지의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 재생가능하며 친환경적인 수소에너지가 실현가능한 궁극적 대안으로 주목받고 있다. 다양한 수소 생산 기술 중 물의 전기분해를 이용한 수전해 기술은 온실가스와 같은 오염물질을 배출하지 않으며 재생에너지와 연계하여 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장할 수 있다는 장점이 있다. 수전해 장치는 수소와 산소를 발생하는 전극과 기체의 섞임을 방지하고 이온을 전달하는 분리막으로 구성되며 그 중 분리막은 수전해 장치의 효율과 안정성을 결정짓는 핵심 부품이다. 본 총설에서는 수전해 기술 중 저온 수전해에 해당하는 알칼라인 수전해(alkaline water electrolysis), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis)와 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolysis)에 사용되는 분리막에 대한 특성을 분석하고 최근 연구 동향에 대해서 다루고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.04c
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• pp.233-235
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• 2008

본 논문에서는 신 재생에너지원 중 큰 축을 이루고 있는 태양광과 연료전지 발전시스템을 연계하여 하이브리드 발전시스템에 대하여 제안하였다. 태양광으로부터 발생되는 전력을 이용하여 부하에 공급함과 동시에 수전해장치를 구동시키고, 수전해장치는 전기분해시 필요한 전력을 태양광으로부터 공급받아 수소를 생산하게 된다. 본 시스템은 앞으로 가정에 적용될 수 있는 분산전원용 발전시스템의 기초 연구로써 신 재생에너지의 보급확대에 큰 기여를 할 것으로 사료된다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.7 no.2
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• pp.22-28
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• 2021

최근 잇따라 발생하고 있는 이상 기후로 탄소 중립에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 정부도 신재생에너지 중심의 에너지 전환과 수소 경제 활성화에 대한 정책을 연일 발표하면서 많은 국책 과제들이 추진되고 있다. 잉여 재생에너지를 수소 가스로 변환하여 저장했다가 필요할 때 다시 전기로 사용하거나, 수소 가스 자체를 타 산업에 활용할 수 있게 해주는 핵심 기술이 수전해 기술이다. 다양한 수전해 기술 중에 PEM 수전해 기술은 재생에너지의 빠른 변동에 신속하게 대응할 수 있어 재생에너지 확산과 더불어 최근 높은 관심을 받고 있는 기술이다. 그러나 비싼 촉매와 내부식성이 필요한 핵심 부품들이 국산화 되어 있지 않아 장치의 가격이 높은 상황이다. 그에 따라 아직은 수전해를 통해 생산된 수소 단가가 다른 기술을 통해 생산된 수소들 보다 가격이 높아 상업화가 더디게 진행되고 있다. 그러나 정밀 가공, 열처리, 코팅 등의 뿌리 기술들을 이용하면 PEM 수전해기의 핵심 부품인 bipolar plate나 end plate, 분리판 등을 국산화 하여 수소 생산 단가를 낮출 수 있는 여지는 충분하다. 탄소 중립에 반드시 필요한 그린 수소가 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 산업간 기술 협력이 절실한 시점이다.

• Membrane Journal
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• v.31 no.2
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• pp.133-144
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• 2021

Alkaline water electrolysis system is the oldest technology among various hydrogen production processes to produce green hydrogen with the least amount of greenhouse gas generated. Alkaline water electrolysis (AWE) system is used in alkaline atmosphere condition. In comparison to polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE), this system can utilize stable transition metals such as nickel, cobalt, and silver, as electrode catalysts. AWE is relatively inexpensive, and can easily be scaled up to large scale. The system is a mature technology, as it has been in operation since the beginning of the 20th century in MW-scale for hydrogen generation, and there are currently more than 20 commercial manufacturers. In this review, the basic principles of AWE, along with catalysts, electrodes, and diaphragm membranes, are summarized. Particularly, the research and development trends of the diaphragm membrane unit, which is the core component of an AWE, are discussed in detail.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.252-255
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• 2005

The effort to realize the concept of stratospheric airship, which can fly at about 20km altitude, has been persevered since late 1980's. Referring to the feasibility study of ensuring the flight duration of the airship over 1year, total weight is about 30 tons, the length is about 200m. There are lots of key technologies to be solved to develop the system, and one of the essential prerequisite technologies is regenerative fuel cell system. In this paper, design requirement of regenerative fuel cell system is introduced with the feasibility study results of the challenging stratospheric airship.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.24 no.4
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• pp.320-325
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• 2013

TUnitized reversible fuel cells (URFC) combine the functionality of a fuel cell and electrolyzer in one unitized device. For a URFC with proton exchange membrane, a titanium (Ti)-felt is applied to the gas diffusion layer (GDL) substrate at the oxygen electrode, and additionally titanium (Ti)-powders and TiN-powders are loaded in the GDL substrate as a micro porous layer (MPL). Double porous layer with TiN MPL was not acceptable for the URFC because both of fuel cell performance and electrolysis performance are degraded. The double porous layer with Ti-powder loading in the Ti-felt substrate influence rearly for the electrolysis performance. In contrast, the change of pore-size distribution brings a significant improvement of fuel cell performance under fully humidification conditions. This fact indicates that the hydrophobic meso-pores in the GDL play an important role for mass transport.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.26 no.3
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• pp.206-211
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• 2015

For the hydrogen production, Gas Lab and Gnc make alkaline watrer electrolyzer and found optimized condition of experimental parameters of cell material and operating procedures. For the commercial production, we saved electric power consumption and caloric based efficiency with over 70%. Used cell pressures are 10 bar, 30 bar and consumed electricity is $4,000A/m^2$, 4.19 kW ($T=100^{\circ}C$) at 10 bar. Another data is $2,000A/m^2$, 3.92 kW ($T=95^{\circ}C$) at 30 bar. Applied voltage is 1.75 V ($100^{\circ}C$, 10 bar), 1.64 V ($95^{\circ}C$, 10 bar), 1.81 V ($85^{\circ}C$, 30 bar), 1.76 V ($95^{\circ}C$, 30 bar). As cell temperature increase, applied voltage has been decreased and current has been increased. The concentration of KOH solution is 30 weight %.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.34-39
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• 2015

This study confirmed the characteristics of hydrogen production according to electrode materials by producing non-diaphragm alkaline water electroanalyzer that can be controlled at medium temperature to produce hydrogen. As a result of the electrochemical characteristics by electrode material ($IrO_2/Ti$, $RuO_2/Ti$, Ti), the highest efficiency was found in $RuO_2/Ti$, as a result of hydrogen production experiment by electrolyte concentration, electrolyte concentration has a tendency to be proportional to hydrogen production and the condition of 30% KOH showed the highest hydrogen production as $118.9m^3/m^3/day$. In the experiment that confirmed hydrogen production according to electrode materials, in case of combination of anode ($IrO^2/Ti$) and cathode ($RuO^2/Ti$), it was $157.55m^3/m^3/day$ that showed a higher hydrogen production by around 6.97% than that of $IrO^2/Ti$ and cathode. It is presumed that the improvement of electrochemical activation of DSA electrode increases hydrogen production and influences the improvement of durability compared to the former electrode so that it enables stable alkaline water electrolysis.