• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.1-4
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• 2019

본 연구에서는 효소연료전지의 율속 반응인 산화극의 효소반응 강화 및 효소 담지량을 증가시키기 위하여 안트라센 가교제를 도입하였다. CNT/PEI 담지체에 가교 처리된 글루코오스 산화효소(GOx)를 전기적인 극성을 이용하여 결합시켰다(AC[CNT/PEI/GOx]). 본 촉매의 성능을 확인하기 위하여 전기화학 평가가 수행되었으며, 성능 비교를 위해 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx 촉매도 같이 전기화학 테스트를 진행하였다. 전기화학적 특성 평가들을 통해 글루코오스 산화효소 담지량이 증가한 것을 확인하였으며, 라인위버-버크 방정식 통해 AC[CNT/PEI/GOx] ($K_m$ : 0.73 mM)가 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx ($K_m$ : 1.71 mM) 보다 우수한 성능을 지닌 것을 확인했다. 또한, 완전지 성능평가 결과 최대 전력 밀도(Maximum power density, MPD)도 상승($21.2{\mu}W/cm^2$에서 $72.6{\mu}W/cm^2$로)한 것을 볼 수 있었는데 이를 통해 글루코오스 산화효소 담지량 및 전자전달능력이 향상되었다는 것을 재확인 하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.7-13
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• 2007

Glycine Nitrate Process(GNP)를 이용하여 $La_{0.75}Sr_{0.25}FeO_3$를 합성하였다. 이때, GNP의 글리신의 함량은 화학양론식으로 계산하여 3.17mol을 첨가하였다. ICP-AES분석으로 각각의 조성 함량을 조사하고, XRD, SEM분석으로 합성된 분말의 결정성과 입자크기를 분석하였다. 이렇게 분석한 분말은 일축가압 성형으로 펠렛을 제조하였으며, 이 시편은 $1200^{\circ}C$에서 소결하였다. 소결된 시편은 아르키메데스 법을 이용하여 소결밀도를 측정히였다. 전기화학적 성능을 평가하기 위해 AC impedance spectroscopy로 측정하였으며, GNP 법으로 합성된 LSF가 기존의 LSM 보다 낮은 Ohmic resistance및 Polarization resistance를 보임을 확인하였다. 또한 합성된 LSF를 양극으로 사용하여 연료극 지지체식 고체산화물 연료전지의 단위전지를 제작하였으며, 그 성능은 $750^{\circ}C$에서 $342mW/cm^2(0.7V,\;488mA/cm^2)$을 나타내었다. 마지막으로 임피던스 분석에 의하여 단위전지의 전기화학적 분극저항을 평가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.710-714
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• 2011

본 연구에서는 열 플라스마 용사 코팅 법을 사용하여 고체산화물 연료전지에서 사용되는 $La_{0.8}Ca_{0.2}CrO_{3}$(LCC), $La_{0.8}Sr_{0.2}CrO_{3}$(LSC), $La_{0.8}Ca_{0.2}CrO_{0.9}Co_{0.1}O_{3}$(LCCC) 세라믹 연결재를 코팅하여 코팅 층의 특성평가를 수행하였다. 열 플라즈마 코팅에 앞서 각 세라믹 연결재 입자의 특성평가를 위해 X선 회절, 미세 구조, 입자 측정 및 비표면적 분석을 수행하였다. 세라믹 연결재 입자의 특성평가 후, 열 플라스마 용사 코팅 법을 사용하여 연료극 지지체 위에 코팅하였으며, 코팅 층의 특성을 평가하기 위해 코팅 층의 표면, 파단면 분석, 가스 누출 속도 및 전기 전도도 측정을 수행하였다. 이러한 특성 평가 결과를 바탕으로 열 플라스마 용사 코팅 법을 통해 코팅된 LCCC 코팅 층이 고체산화물 연료전지의 세라믹 연결재로서 적합함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.488-493
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• 2020

친환경 에너지원으로 고려되는 수소의 수요가 증가하고 있고 이와 동시에 수소의 고효율 에너지변환이 가능한 설비인 연료전지의 시장 규모 또한 지속적으로 증가하고 있다. 본 연구는 수소를 에너지원으로 하는 주거건물의 운영비용을 감축하기 위한 연료전지 발전 부산물 활용기술에 대한 특허분석을 통해 관련 기술의 지식재산권 확보를 위한 전략을 수립하는데 목적을 두고 있다. 본 특허분석은, 2019 년 10 월까지 출원 공개 및 등록된 한국, 미국, 일본 및 유럽의 특허를 대상으로 분석하며 전문가회의를 거쳐 확정된 중분류 및 소분류 기술 체계를 기준으로 정량분석 및지표분석을 실시하였다. 특허분석을 통해, 2019년 10월까지 출원/공개/등록된 한국, 미국, 일본 및 유럽 특허를 조사하였고 전문가 토의를 바탕으로 기술분류체계 및 분류기준을 마련하였다. 특히, 수소에너지 주거건물의 운영비용 감축을 위해, 데드앤드 모드 운전을 통해 고분자전해질 연료전지 발전 시 생성되는 공기극 측 주요 부산물인 정화공기, 생성수분 및 산소희박 공기를 활용하는 시스템 및 방법으로 출원하여 권리화를 시도해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제5권5호
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• pp.593-603
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• 1996

용응탄산염 연료전지의 산소전극성능모사를 위한 이중기공구조의 filmed agglomerate model을 연구하였다. 이 모델에서는 전극과 전해질 계면의 물리, 화학적인 현상 및 전극반응기구를 고려하여 정상상태 에서 전극의 특성을 조업조건에 따라 표시할 수있다. 기존의 연구에서 기하학적인 구조를 가정하여 전극반응면적을 이론적으로 계산한 반면에 본 연구에서는 porosimeter를 이용한 기공도와 기공구조 분포 측정자료를 이용한 방법을 제시하였다. 계산결과는 전극재질, 기체조성, 전극두께, agglomerate 기공도 및 전해질 막의 두께에 따른 영향을 전류밀도와 과전압의 관계로 표시하였다. 또한 전극 재질로 perovskite (La0.8Sr0.2CoO3)와 NiO를 사용하여 실제전지를 이용한 성능을 측정하여 이론치와 비교하였다. 두전 극의 반쪽전지 실험에서 유사한 성능을 나타내었다. Perovskite 전극은 전극 기공도 65%, agglomerate 기공도 12% 그리고 전극두께 1.5~2mm에서 최적의 결과를 보여주었다. NiO전극의 경우 peroxide 반응기구에서 superoxide 반응기구의 계산결과보다 실험치와 일치하는 좋은 결과를 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.43-48
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• 2012

This paper presents the characterization of micro-tubular SOFCs using three different anode current collecting methods of inlet current collection (IC), both current collection (BC) and total current collection (TC). The maximum power densities of SOFCs at $750^{\circ}C$ using IC, BC and TC were 56 mW/$cm^2$ (0.43 V, 0.13 A/$cm^2$), 236 mW/$cm^2$ (0.43 V, 0.55 A/$cm^2$) and 261 mW/$cm^2$ (0.43 V, 0.61 A/$cm^2$) respectively. It was confirmed by impedance spectroscopy that both the polarization resistance and the ohmic resistance were dramatically increased at SOFC with IC.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.181-189
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• 2018

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system receives great attention as a promising power device for automotive applications. For the wide commercialization, the efficiency and performance of automotive PEMFC system should be further improved in terms of total system (stack and balance of plant [BOP]). Air supply module, which is a major part of the BOP, greatly affects the efficiency of automotive PEMFC system. In this paper, a systematic study on the low-pressure automotive PEMFC system was made in an attempt to enhance the net system efficiency. This study mainly presents an investigation of the effect of blower configuration (1-blower and 2-blower) on the net system efficiency of automotive PEMFC system. For this purpose, the effect of operating pressure and cathode stoichiometry on the system efficiency was investigated with stack temperature under the fixed net system power condition. Results indicate that 1-blower system is better in system efficiency over 2-blower system under an air stoichiometry of 2. However, 2-blower system is better in system efficiency under an air stoichiometry of 3. The simulation results show that the optimum operating strategy needs to be established for various blower system configurations considering blower performance maps.

• 한국재료학회지
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• 제22권11호
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• pp.626-630
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• 2012

The properties of SOFC unit cells manufactured using the decalcomania method were investigated. SOFC unit cell manufacturing using the decalcomania method is a very simple process. In order to minimize the ohmic loss of flattened tube type anode supports of solid oxide fuel cells(SOFC), the cells were fabricated by producing an anode function layer, YSZ electrolyte, LSM electrode, etc., on the supports and laminating them. The influence of these materials on the power output characteristics was studied when laminating the components and laminating the anode function layer between the anode and the electrolyte to improve the output characteristics. Regarding the performance of the SOFC unit cell, the output was 246 $mW/cm^2$ at a temperature of $800^{\circ}C$ in the case of not laminating the anode function layer; however, this value was improved by a factor of two to 574 $mW/cm^2$ due to the decrease of the ohmic resistance and polarization resistance of the cell in the case of laminating the anode function layer. The outputs appeared to be as high as 574 and 246 $mW/cm^2$ at a temperature of $800^{\circ}C$ in the case of using decalcomania paper when laminating the electrolyte layer using the in dip-coating method; however, the reason for this is that interfacial adhesion was improved due to the dense structure, which leads to a thin thickness of the electrolyte layer.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권12호
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• pp.823-828
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• 2006

One of the main issues of Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) is to reduce the operating temperature to $750^{\circ}C$ or less. It has advantages of improving the life of component parts and the long-term stability of a system, so the production cost could be decreased. In order to achieve that, the ohmic and polarization loss of a single cell should be minimized first. This paper presents.to fabricate anode-supported single cells with controlling microstructure as a function of particle size and volume of graphite and NiO-YSZ weight ratio. By means of optimizing the manufactural condition through microstructure analysis and performance evaluation, the single cell which had NiO-YSZ=6:4, graphite volume of 24% and graphite size of $75{\mu}m$ as the anode composition showed a distinguished power density of $510mW/cm^2$ at $650^{\circ}C$ and $810mW/cm^2$ at $700^{\circ}C$, respectively.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.315-323
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• 2021

The air-cooled proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) stacks, which is widely used in small-sized PEMFC, have a problem in that durability is weaker than that of the water-cooled type. Because the cathode is open to the atmosphere and the structural problem of the air-cooled stack, which is difficult to maintain airtightness, is highly likely to form a hydrogen/air boundary during start-up/shut-down (SU/SD). Through the accelerated durability evaluation of the 20 W air-cooled PEMFC stack, the purpose of this study was to find out the cause of the degradation of the stack and to contribute to the improvement of the durability of the air-cooled PEMFC stack. In this study, it was possible to evaluate durability in a relatively short time by reducing 20-30% of initial performance by repeating SU/SD 1,000 to 1,200 times on an air-cooled PEMFC stack. After disassembling the stack, each cell was divided into two and the performance analysis showed that the electrode degradation was more severe in the anode outlet membrane electrode assembly (MEA), which facilitates air inflow as a whole, than in the inlet MEA. It was shown that the cathode Pt was dissolved/precipitated to deteriorate the polymer ionomer inside the membrane.