• 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.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.1
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• pp.11-25
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• 2009

Fuel cells are expected to be one of the major clean new energy sources in the near future. However, the slow kinetics of electrocatalytic hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR), and the high loading of Pt for the anode and cathode material are the urgent issues to be addressed since they determine the efficiency and the cost of this energy source. In this review paper, a new approach was developed for designing electrocatalysts for the HOR and ORR in fuel cells. It was found that the electronic properties of Pt could be fine-tuned by the electronic and geometric effects introduced by the substrate alloy metal and the lateral effects of the neighboring metal atoms. The role of substrate was found reflected in a volcano plot for the HOR and ORR as a function of their calculated d-band centers. This paper demonstrated a viable way to designing the electrocatalysts which could successfully alleviate two issue facing the commercializing of the fuel cell-the cost of electrocatalysts and their efficiency.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.6 no.1
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• pp.68-71
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• 2003

The performance of the Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) using multi-layer electrode, which prepared by various anode catalysts and Nafion membranes, was studied for reducing the amount of the metal catalyst loaded in the MEA system. The amount of the catalyst used in this experiment was $3-4 mg/cm^2$ in cathode and $1-2 mg/cm^2$ in anode, respectively. The best performance was to be $230 mS/cm^2$ of MEA3 at $90^{\circ}C$ and 2 bar in this experiment. However, the overall performance of the DMFC was maintained almost the same compared to the general commercial catalyst systems.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.85.2-85.2
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• 2011

현재 중온의 고체산화물 연료전지를 위해 다양한 전해질에 대한 연구되었으며 1994년 Ishihara et al.에서 1074K의 온도에서 높은 이온전도도를 갖는 페록스카이 구조를 갖는 LSGM 물질을 발표하였다. Sr과 Mg을 도핑한 Lanthanum gallate는 이온전도도가 1073K에서 0.14S/cm로 YSZ의 5배로 높은 이온전도도를 갖고 있으며 산화환경에서부터 환원환경에서 화학적으로 안정한 특성을 갖고 있다. 또한 LSGM 전해질은 넓은 산소 농도범위에서 안정적인 특성을 갖는 장점을 갖고 있다. 그러나 LSGM은 가장 널리 사용되는 연료극의 Ni 촉매와 고온 소결시 상호확산현상에 의한 2차상을 생성시켜 성능 저감의 원인으로 그 해결방안이 요원한 실정이다. 이에 본 논문에서는 LSGM 전해질에 LSGM scaffold를 형성하고 형성된 scaffold에 연료극 촉매 solution을 infiltration 시켜 저온에서 anode를 형성하여 그 성능을 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.97.1-97.1
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• 2011

저온에서 양이온 고분자막을 사용하는 고분자 연료전지의 경우 뛰어난 성능과 다양한 응용분야로 인해 많은 연구와 실증이 이루어지고 있지만 공기극에서의 느린 산소 환원반응으로 인해 백금과 같은 귀금속의 사용이 불가피하고 백금의 제한된 매장량과 높은 가격으로 인해 상용화가 늦어지고 있다. 그래서 많은 연구자들이 합금 촉매 또는 비귀금속 촉매를 이용한 전극 개발에 집중하고 있다. 알칼리 분위기에서 저가의 전이 금속들이 백금과 비슷한 활성을 보이고 고체 음이온 교환막이 개발됨에 따라 최근 알칼리 연료전지가 다시금 큰 주목을 받고 있다. 그러나 고분자 연료전지와는 달리 아직 촉매나 전해질막, 이오노머의 특성 및 메커니즘에 관해 별로 알려진 것이 없다. 본 연구에서는 직접 개발한 세공충진막 형태의 탄화수소계의 음이온 교환막과 비귀금속 공기극 촉매를 이용하여 막전극접합체(MEA)를 개발하였고 촉매 및 이오노머 함량과 같은 전극 조성, 막전극접합체의 제조 및 체결, 가습이나 가스조성 등의 단위전지 운전조건과 같은 다양한 변수에 대해에 최적 조건을 도출하고자 하였다. 공기극 촉매는 Cu-Fe/C를 이용한 상용 촉매를 이용하였고 이오노머의 경우는 탄화수소계의 상용 제품을 사용하였으며 음이온 교환막에 전극층을 형성하기 위해서는 스프레이 공정을 이용하였다. 단위전지를 통해 성능을 확인하였고 임피던스 및 CV를 통해 전기화학적인 특성을 규명하였다. 조건의 최적화를 통해 상당한 성능 향상을 이루었으나 추가적인 성능 향상 및 내구성 확보 등에 대해 계속적인 실험을 진행할 예정이다.

• Clean Technology
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• v.14 no.1
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• pp.61-68
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• 2008

There have been great attentions on polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) due to their advantageous characteristics such as zero emission of hazardous pollutant and high energy density. In this work, we evaluated degradation phenomena and stability of single cell performance via one dimensional single cell modeling. Here, CO poisoning on anode on anode was considered for cell performance degradation. Modeling results showed that the performance and stability were highly degraded with CO concentration in fuel gas. In addition, cell performance was reduced by slow oxygen reduction on cathode in long term operation. In order to overcome, it is required to increase ratio o#hydrogen in the fuel gas of anode and high Pt loading contained in the cathodic catalyst layer.

• 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.

• Journal of Energy Engineering
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• v.7 no.1
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• pp.35-43
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• 1998

Electrodes using for the anode electrode of direct methanol fuel cell with Pt/C and Pt/Ru/C catalyst were prepared and characterized by SEM, TEM, thermal analysis and electrochemical analysis. The half cell tests were carried out with 1 M $H_2SO_4$ electrolyte and 1 M $CH_3OH$ in order to evaluate the electrode performance. The employed electrochemical methods were cyclic vol-tammetry and potentiodynamic polarization experiments. It was found that 20 w% polytetrafluoroethylene (PTFE) content in catalyst showed the best performance due to the best platinum utilization on PTFE-containing catalyst layer. It was found that Pt/Ru/C binary catalyst inhibited the poisoning of anode electrode showing improved performance compared to the Pt/C catalyst by the adsorption of oxygen containing species on the electrode surface at same time. The apparent activation energy for methanol oxidation on the Pt/Ru/C and Pt/C catalyst layer was 11.60 kJ/mol and 26.85 kJ/mol, respectively.