• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.10
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• pp.659-664
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• 2000

To develop anode-supported tubular cell with proper porosity, we have investigated the anode substrate and t the electrolyte-coated anode tube. The anode substrate was manufactured as a function of carbon content in the range of 20 to 50 vol.%. As the carbon COntent increased, the porosity of the anode substrate increased slightly and the carbon c content with proper porosity is found to be 30 vol.%. The anode-supported tube was fabricated by extrusion process a and the electrolyte layer was coated on the anode tube by slurry coating process. The anode-supported tube was cofired successfully at $^1400{\circ}C$ in air. The porosity of the anode tube was 35%. From the gas permeation test, the anode t tube was found to be porous enough for gas supply. On the other hand, the anode-supported tube with electrolyte layer indicated a very low gas permeation rate. This means that the coated electrolyte was dense.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.140-140
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• 2012

최근에 고체산화물 연료전지(SOFC) 연료극 조건에서 우수한 상 안정성, 높은 혼합 전자/이온 전도도 및 황/탄소 저항성 때문에 yttrium-doped strontium titanium oxide (Y-doped SrTiO3)가 대체 연료극 재료로 주목을 받아 왔다. 그러나 Y-doped SrTiO3는 연료 산화에 대해서 기존의 Ni 계열 연료극보다 낮은 전기화학적 활성을 보이는 단점이 있다. 따라서, 효율적인 Y-doped SrTiO3 계열의 연료극 재료를 개발하기 위해서는 Y-doped SrTiO3의 연료극 특성 및 반응성의 이해가 필수적이다. 본 발표에서는 SOFC 연료극에서 수소 산화 반응성을 결정함에 있어 표면 산소 vacancy 형성 에너지의 역할에 대한 spin-polarized DFT (density functional theory) 결과를 발표할 예정이다. 표면 산소 vacancy 형성 에너지는 수소 산화 반응[H2+O (surface) ${\rightarrow}$ OH+OH ${\rightarrow}$ H2O+O (vacancy)]과 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 또한 Y-doped SrTiO3의 표면을 3d-전이금속을(Sc, V, Cr, Fe, Co, Mn, Ni, Cu) 도핑함으로써 표면 산소 vacancy 형성 에너지를 제어할 수 있다는 것을 보였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.13 no.4
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• pp.277-282
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• 2010

Durability of automotive polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) strongly depends the startup/shutdown procedure. Formation of hydrogen/air boundary in the anode gas channel, so-called reverse current condition, particularly induces fast degradation of the cathode. Under the reverse current condition, high voltage is present at the cathode facing air in the anode gas channel and is a function of residual oxygen concentration in the gas channels, that increases with storage time and reaches 21% (air) eventually. In this study, effects of residual oxygen concentration in a PEMFC on degradation of the PEMFC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.396-398
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• 2006

PdPt/C (Pd:Pt atomic ratio of around 19:1 60wt, %) 촉매를 고분자전해질 연료전지용 전극 촉매소재의 적용하였다. PdPt/C 촉매를 산화극 촉매로, 환원극 촉매로는 Pt/C 촉매를 사용하고 반대로 산화극 촉매는 Pt/C 촉매, 환원극 촉매로는 PdPt/C 촉매를 사용했을 때, PdPt/C 촉매를 산화극과 환원극 촉매로 동시에 사용했을 때의 고분자전해질 연료전지의 단위전지 성능을 각각 비교하였다. PdPt/C촉매를 산화극에만 적용했을 때에 Pt/C 상용촉매를 산화극과 환원극에 모두 적용했을 때의 성능만큼 좋은 성능을 확인할 수 있었다. 환원극 촉매는 Pt/C를 사용하고 산화극 촉매를 PdPt/C Pt/C Pd/C를 사용하였을 매의 성능을 비교하였다. Pd/C를 산화극 촉매로 사용한 단위전지가 나머지 두 경우의 성능에 비하여 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다. 이는 극소량의 Pt 량을 포함한 PdPt/C 촉매가 고분자전해질 연료전지의 산화극 Pt/C 촉매의 대체촉매로 사용 가능함을 보여준다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.133.2-133.2
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• 2010

현재 융융탄산염 연료전지의 공기극으로 다공성의 lithiated NiO를 사용하고 있는데 이 재료의 경우 크게 두 가지의 문제점을 안고 있다. 첫 번째는 Ni이 전해질 내로 용해하는 것이고, 두 번째는 낮은 활성으로 인한 높은 공기극의 분극이다. Ni이 전해질로 용해되는 문제는 Co나 Fe를 코팅하여 공기극 표면에 $Li_x(Ni_yCo_{1-y})1-xO_2$나 $Li_x(Ni_yFe_{1-y})_{1-x}O_2$를 형성시켜 NiO의 전해질 내로 용해되는 것을 억제하는 방법이나 ZnO, MgO, $La_2O_3$ 등의 산화물을 NiO 표면에 코팅하여 전해질과 접촉을 막는 방식으로 해결하는 등 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 연료극의 비해 상당히 높은 공기극의 분극으로 인해 큰 전압손실이 일어나 용융탄산염 연료전지 성능이 낮아지는 문제의 경우 이를 해결하고자 하는 연구는 상대적으로 많이 진행되지 못한 상태이다. 특히 현재 용융탄산염 연료전지의 장기수명화를 위해 기존의 작동온도인 $650^{\circ}C$ 보다 다소 낮은 온도인 $600{\sim}620^{\circ}C$에서 작동하려는 움직임이 있다. 작동 온도가 내려가면 전해질이 휘발되는 속도가 낮아져 전해질 부족에 따른 운전시간이 줄어드는 문제를 해결할 수 있어 장기 수명화를 위해서는 작동온도를 낮추는 것이 매우 유리하다. 하지만 작동 온도가 내려가면서 양 전극에서 일어나는 전기화학 반응 속도가 느려지기 때문에 각 전극에서의 활성화 분극으로 인한 전압손실은 더욱 커질 수밖에 없다. 특히 연료극의 수소산화반응 속도는 공기극의 산소환원반응에 비해 매우 빠르기 때문에 작동 온도가 내려감에 따라 연료극의 분극이 커지는 것에 비해 공기극의 분극이 급격히 커지게 된다. 따라서 운전온도가 낮아지는 상황에서는 낮은 작동온도에서도 성능감소가 적게 일어나 0.8V 이상 운전(150mA/$cm^2$, 단위전지 기준)이 가능한 공기극의 개발이 매우 필요한 실정이다. 이를 해결하고자 본 연구에서는 고체 산화물 연료전지의 공기극의 재료로 많이 연구되고 있는 혼합전도성 물질의 페로브스카이트 구조의 물질을 기존 NiO 전극에 코팅하여 새로운 공기극을 개발하였다. 페로브스카이트 구조의 물질로 대표적인 LSCF 물질을 사용하였으며 LSCF를 코팅한 공기극을 이용한 단위전지에서 150mA/$cm^2$의 전류를 흘려주었을 때 0.84V의 성능을 1000hr 유지하였다. 이는 기존의 NiO 전극을 사용했을 때보다 15~20mV 높은 값이다. 낮은 작동온도에서도 좋은 성능을 보였는데, 기존의 NiO 전극의 경우 $630^{\circ}C$에서 0.79V의 성능을 보인 반면 LSCF가 코팅된 공기극의 경우 $620^{\circ}C$에서 0.811V의 매우 좋은 성능을 보였다. 이는 LSCF의 산소이온전도성 및 전기전도성이 공기극에서의 분극을 낮추어 성능을 증가시키는 것으로 보인다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.13 no.1
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• pp.24-33
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• 2002

기존 Ni-10w/o Cr 연료극과 성능은 대등하면서 creep 저항성이 뛰어난 연료극을 제조하기 위하여 Ni-5w/o Al 합금 연료극의 제조 공정을 연구하였다. 소성 분위기에 따라 완전산화 방법과 부분산화 방법으로 나누어 제조된 전극들의 미세구조 변화를 관찰하였으며, 실험 결과 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극이 가장 우수한 소결 및 creep 저항성을 나타내었다. 이는 연료극이 산화물 분산강화 구조를 갖기 때문으로 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극을 장착한 단전지의 경우 기계적 안정성 및 전극 안정성이 향상되었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.5
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• pp.518-521
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• 2011

A PEMFC single cell with the active area of $25cm^2$ was used to verify the effect of water management in the anode. Water management is one of the most critical operating variables. In this paper the effect of operating condition change, such as anode humidification and temperature, was investigated under constant current density of $200mA/cm^2$ where possible anode flooding operating area. Also experiments to observe the effect of the anode and cathode stoichiometry change and flow field design on the water management were performed. The water management was effected by the stoichimetry change. The temperature and humidification change also affected the fuel cell performance.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2002.10a
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• pp.6-6
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• 2002

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.594-598
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• 2012

Polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) performance degrades seriously when sulfur dioxide and hydrogen sulfide are contaminated in the fuel gas at anode and air source at cathode, respectively. This paper reveals the effect of the combined sulfur impurity poisoning on both PEMFC cathode and anode parts through measuring electrical performance on single FC operated under 1 ppm to 10 ppm impurity gases. The severity of $SO_2$ and $H_2S$ poisoning depended on concentrations of impurity gases under optimum operating conditions($65^{\circ}C$ of cell temperature and 100 % relative humidity). Sulfur adsorption occured on the surface of Pt catalyst layer on MEA. In addition, MEA poisoning by impurity gases were cumulative. After four consecutive poisonings with 1, 3, 5 to 10 ppm, the fuel cell performance of PEMFC was decrease upto 0.54 V(76 %) from 0.71 V.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.8 no.1
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• pp.6-11
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• 2005

Direct borohydrides fuel cell (DBFC) was emerged to complement the problem of DMFC's low performance and methanol crossover to the cathode and to apply the fuel cell to portable and mobile devices. In this study, the characteristics of novel catalysts was tested to establish the electrode preparation process of DBFC. Pt black and carbon supported-Pt by paste method were used as the cathode catalysts. Pt black, carbon supported-Au and $AB_5$ alloy were used as the anode catalysts. The characteristics of the electrodes were analyzed by XRD, SEM, EDS. The performance test of single cell using the electrodes were carried out in order to evaluate the electrode performance. In the result, the maximum power output was obtained as 366 mW/mg when using Pt/C as anode and cathode catalysts.