• Membrane Journal
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• v.12 no.4
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• pp.247-254
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• 2002

In order to develop the ion exchange membranes which would be used in direct methanol fuel cell (DMFC), the polysulfone polymer was sulfonated using chlorosulfonic acid (CSA) and trimethylchlorosilane(TMCS). It has been characterized in terms of ion conductivities, methanol crossover, swelling degree and ion exchange capacities for the heat untreated and treated membranes at $150^{\circ}C.$ Typically, the methanol permeability and ion conductivity at the mole ratio of 1.4 between polysulfone repeating unit and sulfonating agents showed $2.87{\times}10^{-7}\; cm^2/s$(without heat treatment), $1.52{\times}10^{-7}\; cm^2/s$(with heat treatment) and $1.10{\times}10^{-2}\; S/cm$(without heat treatment), $0.87{\times}10^{-2}\;$ S/cm(with heat treatment), respectively. After the mole ration of 1.4 both values indicated mild increase.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.16 no.3
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• pp.301-306
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• 2010

DME(Di-Methyl Ehter, $CH_3OCH$) is currently attracting worldwide attention due to its environmentally friendly characteristics. Until now it was researched as a major alternative fuel of diesel automobile because it is a clean fuel producing low soot. Therefore, in this study, in order to investigate the effect of DME mixing on number density and size of soot particle, DME has been mixed in opposed-flow ethylene diffusion flame with the mixture ratios 5%, 14% and 30%. A laser extinction/scattering technique has been adopted to measure the volume fraction, number density, and size of soot particles. The experimental results showed that the soot concentration of mixture flames with the mixture ratios 5% and 14% produces soot more, even though that of 30% was decreased. This means that even though DME has been known to be a clean fuel for soot formation, the mixing of DME in diffusion flame of ethylene, where acetylene maintains high concentration in soot formation regions, could produce enhanced production of soot.

• Membrane Journal
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• v.18 no.4
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• pp.336-344
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• 2008

This manuscript deals with the investigation of the possibility of the crosslinked poly(vinyl alcohol) membranes with both poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) and 3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid (THS-PSA) for the fuel cell application. The studies were focused on the characterization of the resulting membranes through water content, thermal gravimetric analysis, ion exchange capacity, ion conductivity and methanol permeability measurements and then compared with the existing Nafion membrane. Typically, the ion conductivity lied in the range of $10^{-3}$ to $10^{-2}\;S/cm$ while the methanol permeability showed the range of $10^{-6}$ to $10^{-8}\;cm^2/s$.

• Clean Technology
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• v.11 no.3
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• pp.141-146
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• 2005

The composite membranes were made by grafting using supercritical carbon dioxide (scCO2) impregnation and polymerization procedures. The membranes were synthesized by changing amount of monomer. The polypropylene grafted polystyrene sulfonic acid (PP-g-pssa) membranes were characterized with various methods. The morphology and structure of PP-g-pssa membranes were analyzed with scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS). As amount of monomer was increased, ion conductivity, cell performance was increased and methanol permeability was decreased. However PP-g-pssa membranes with 1.5g monomer and over had similar values of methanol permeability, ion conductivity and cell performance.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.3
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• pp.325-329
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• 2013

The membrane and electrode were degraded coincidentally at real PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cells) operation condition. But the interaction membrane degradation between electrode degradation has not been studied. The effect of membrane degradation on electrode degradation was studied in this work. We compared electrode degradation after membrane degradation and electrode degradation without membrane degradation. I-V performance, hydrogen crossover current, impedance and TEM were measured after and before degradation of MEA. Membrane degradation enhanced hydrogen crossover, and then Pt particle growth rate was reduced. Increase of hydrogen crossover by membrane degradation reduced the electrode degradation rate.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.4
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• pp.507-511
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• 2019

Hydrogen permeability is widely used to evaluate the polymer membrane durability of polymer electrolyte fuel cells (PEMFC). Linear sweep voltammetry (LSV) is mainly used to measure hydrogen permeability easily. There are many differences in LSV measurement method among researchers, and it is often difficult to compare the results. Therefore, in this study, we tried to confirm the accuracy by comparing the hydrogen permeability of LSV method and gas chromatograph which is difficult to measure but accurate value. The LSV method used the DOE and NEDO methods. When the hydrogen permeability was measured by varying the temperature and the relative humidity, the DOE LSV method showed an accuracy of less than 5% in the error range compared with the GC method. In the NEDO LSV method, the error was reduced when the hydrogen permeation current density was determined at the current value of 0.3 V as the DOE method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.411.2-411.2
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• 2016

직접 메탄올 연료전지 (DMFCs)는 친환경적이고 낮은 작동 온도로 인한 빠른 구동, 높은 에너지 밀도 등 다양한 장점을 가지고 있어 차세대 에너지 변환소자로 많은 관심을 받고 있다. 직접 메탄올 연료전지는 메탄올을 연료로 사용하며, 메탄올이 보유하고 있는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로써 음극에서는 백금 촉매로 인한 메탄올 산화반응, 양극에서는 환원 반응이 일어나며 전기화학적 구동을 하게 된다. 하지만 일산화탄소 피독으로 인한 촉매 활성 저하, 메탄올의 cross over, 백금 촉매 사용으로 인한 고비용 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 많은 연구자들이 백금 사용량을 줄이고 백금 촉매를 고르게 분포하기 위해 값이 저렴하고 넓은 비표면적을 갖는 탄소계 (graphite, graphene, carbon nanotube, carbon nanofiber 등) 지지체 재료를 도입하고 있다. 이 중 탄소나노섬유 (carbon nanofibers, CNFs)는 우수한 전기전도도와 열적/화학적 안정성을 가지고 있으며, 특히 넓은 비표면적을 가지고 있어 백금 촉매의 지지체로서 많은 연구가 진행되고 있다[1]. 따라서 우리는 전기방사법을 활용하여 넓은 비표면적을 보유하는 다공성 탄소나노섬유를 성공적으로 합성하였다. 또한, 이를 백금 촉매의 지지체로 도입하여 직접 메탄올 연료전지를 위한 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매를 제조하였다. 제조한 다공성 탄소나노섬유의 형상 및 구조 분석은 주사전자 현미경 (field-emission scanning electron microscopy)와 투과전자 현미경 (transmission electron microscopy)를 이용하여 분석하였고, 결정구조와 화학적 결합상태는 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 규명하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압 전류법 (cyclic voltammetry)를 이용하였다. 이러한 실험 결과들을 바탕으로 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매의 자세한 특성을 본 학회에서 다루도록 하겠다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.1
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• pp.86-91
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• 2002

Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) are of great interest of next generation energy conversion system due to their high energy efficiency and environmental friendliness. The basic SOFC unit consists of anode, cathode and solid electrolyte. Among these components, anode plays the most important role for the oxidation of fuel to generate electricity and also behaves as a substrate of the whole cell. It is normally requested that the anode materials should have the high electrical conductivity and gas permeability to reduce the polarization loss of the cell. In this study, the effect of pore former on the microstructure of anode substrate was investigated and thus on the electrical conductivity and the gas permeability. According to the results, microstructure and electrical conductivity of anode substrate were greatly influenced by the shape of pore former and especially by the anisotrpy of the pore former. The use of anisotropic pore former is supposed to deteriorate the cell performance by which the electrical conduction path is disconnected but also the effective gas diffusion path for the fuel is reduced.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.522-525
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• 2008

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아 왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 전기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Dynamic Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 323$\sim$473 K, 압력범위 0$\sim$7 atm에서 수행되었으며, 혼합기체는2성분으로 수소-메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교,대조하여 예측도를 검사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.105-108
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• 2007

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 적기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는 MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 $30{\sim}50$ $^{\circ}C$, 압력범위 $0{\sim}5$ atm에서 수행되었으며, 혼합기체는 2성분으로 수소 메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교, 대조하여 예측도를 검사하였다.