• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.399-402
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• 2006

현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 $80^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 $ZrO_2$나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 $61{\mu}m$ 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.202.1-202.1
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• 2014

최근 대용량 에너지 저장장치로 사용하고자 하는 리튬-공기전지는 리튬 음극과 액체 전해질 사이의 화학적 불안정성이 문제가 되고 있다. 또한 리튬이온전지는 액체전해질의 사용으로 인해 폭발 등의 안정성 문제가 대두되고 있는 실정이다. 때문에 리튬-공기전지에서 리튬 음극을 액체 전해질로부터 보호할 수 있으며, 리튬이온전지의 액체전해질과 대체하였을 때 전극과도 안정한 고체전해질의 연구가 필요하다. 고체전해질은 구조적으로 crystalline, glassy, 폴리머로 나눌 수 있는데, 이 중 crystalline 구조의 고체전해질은 glassy 및 폴리머 고체전해질에 비해 상온에서 비교적 이온전도도가 높다고 알려져 있다 [1]. 그러나 이온전도도가 높은 황화물 및 질화물 고체전해질은 수분에 민감한 반면 [2,3], 산화물 계열의 물질은 안정할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 이온전도도가 높은 산화물인 lithium lanthanum titanate ($Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$, LLTO)를 고체전해질로 선정하여 다양한 환경에서 화학적 안정성에 관해 연구하였다. LLTO와 각종 용액과의 화학적 안정성을 살펴보기 위해 고체전해질을 DI water, 1 M $LiPF_6$ Ethylene Carbonate (EC)-Dimethyl Carbonate (DMC) (50:50 vol.%), 0.57 M LiOH (pH=13), 0.1 M HCl (pH=1)에 immersion하고 무게, 표면형상, 상(phase), 이온전도도 등의 변화를 관찰하였다. 또한 LLTO와 전극간의 반응성을 알아보기 위해 LLTO 분말과 음극물질인 $Li_4Ti_5O_{12}$ 및 양극물질인 $LiCoO_2$ 분말을 혼합한 후 $300^{\circ}C{\sim}700^{\circ}C$의 온도범위에서 열처리하여 반응을 가속화 한 후 상변화 현상을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 1998.04a
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• pp.126-129
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• 1998

전기 전도성 고분자는 전하 이동체의 종류에 따라 이온과 전자 전도성 고분자로 구분되며 전자 전도성 고분자는 절연체인 고분자에 전도체를 혼합하는 전도성복합체와 본질적으로 전도성을 갖는 고분자로 나뉘어진다. 전도성복합체는 제법이 간단하여 이미 전기ㆍ전자산업에 많이 이용되고 있지만 일정한 전도도의 유지와 가공성 향상 및 염가의 제품 제조는 아직 과제로 남아있다.(중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2014.10a
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• pp.765-768
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• 2014

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 상하단 게이트 산화막 두께 비에 대한 문턱전압 및 전도중심의 변화에 대하여 분석하고자한다. 비대칭 이중게이트 MOSFET는 상하단 게이트 산화막의 두께를 다르게 제작할 수 있어 문턱전압이하 영역에서 전류를 제어할 수 있는 요소가 증가하는 장점이 있다. 상하단 게이트 산화막 두께 비에 대한 문턱전압 및 전도중심을 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였다. 이때 전하분포는 가우스분포함수를 이용하였다. 하단게이트 전압, 채널길이, 채널두께, 이온주입범위 및 분포편차를 파라미터로 하여 문턱전압 및 전도중심의 변화를 관찰한 결과, 문턱전압은 상하단 게이트 산화막 두께 비에 따라 큰 변화를 나타냈다. 특히 채널길이 및 채널두께의 절대값보다 비에 따라 문턱전압이 변하였으며 전도중심이 상단 게이트로 이동할 때 문턱전압은 증가하였다. 또한 분포편차보단 이온주입범위에 따라 문턱전압 및 전도중심이 크게 변화하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.13 no.4
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• pp.290-294
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• 2010

We performed a density functional theory study to investigate the intercalation voltage and lithium ion conduction in lithium cobalt oxide for lithium ion battery as a function of the lithium concentration. There were two methods for the intercalation of lithium ions; the intercalation of a lithium ion at a time in the individual layer and the intercalation of lithium ions in all the sites of one layer after all the sites of another layer. The average intercalation voltage was the same value, 3.48 V. However, we found the former method was more favorable than the latter method. The lattice parameter c was increased as the increase of the lithium concentration in the range of x < 0.25 while it was decreased as increase of the lithium concentration in the range of x > 0.25. The energy barrier for the conduction of lithium ion in lithium cobalt oxide was increased as the lithium concentration was increased. We demonstrated that the decrease of the intercalation voltage and increase of the energy barrier as the increase of the lithium concentration caused lower output voltage during the discharge of the lithium ion battery.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.5
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• pp.593-597
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• 2016

The effects of relative humidity, current density and temperature on the ionic conductivity were studied in PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Water contents and water flux in the electrolyte membrane largely affected ion conductivity. The water flux was modelled and simulated by only electro-osmotic drag and back-diffusion of water. Ion conductivities were measured at membrane state out of cell and measured at MEA (Membrane and Electrode Assembly) state in condition of operation. The water contents in membrane increase as relative humidity increased in PEMFC, as a results of which ion conductivity increased. Current enhanced electro-osmotic drag and back diffusion and then water contents linearly increased. Enhancement of current density results in ion conductivity. Ion conductivity of about 40% increased as the temperature increased from $50^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$.

• Membrane Journal
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• v.26 no.2
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• pp.135-140
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• 2016

In this study, the organic-inorganic composite membranes composed of iron oxide (Ferroxane) and Nafion were developed as an alternative proton exchange membranes (PEMs) in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Acetic acid-stabilized lepidocrocite (${\gamma}$-FeOOH) nanoparticles (ferroxane) was synthesized, and the ferroxane-Nafion composite membranes were prepared by mixing Nafion with the ferroxane. The composite membranes were investigated in terms of ionic conductivity, ion exchange capacity (IEC), FT-IR, thermal stability, etc. As a result, the ferroxane-Nafion composite membranes showed higher proton conductivity, IEC, thermal stability than Nafion recast membranes. The proton conductivity and IEC of the composite membrane with the best performance were $0.09S\;cm^{-1}$ and $0.906meq\;g^{-1}$, respectively.

• Polymer(Korea)
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• v.27 no.4
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• pp.385-391
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• 2003

Lithium p-［Methoxyoligo(ethyleneoxy)］ benzenesulfonates (LiEOnBS) with different repeating unit of ethylene oxide were synthesized and were used for preparing gel-polymer electrolytes. The conductivities and lithium ion transference number were measured as a function of Li-salt concentration and repeating unit of ethylene oxide of the LiEOnBS. The maximum conductivity of the resulting gel-polymer electrolyte was found to be 4.89${\times}$10$\^$－4/ S/cm (LiEO7.3BS, 0.5 M) at 30$^{\circ}C$. The lithium ion transference number (t$\sub$Li$\sub$＋//) measurement were performed by means of the combination do polarization and ac impedance methods in gel-polymer electrolytes. Lithium ion transference number was measured to be in the range of 0.75∼0.92 for the LiEOnBS containing gel-polymer electrolytes. The maximum t$\sub$Li$\sub$＋// was obtained to be 0.92 for the 0.1 M LiEOnBS containing polymer electrolytes. The synthesized LiEOnBS showed single ion transport like characteristics when n was large than 3.

• Membrane Journal
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• v.27 no.2
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• pp.182-188
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• 2017

Sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPAES)-3-mercaptopropyl silica gel (3MPTSG) composite membranes with improved oxidative stability were prepared for polymer electrolyte fuel cell application. It has been reported that ether part of main chain of aromatic hydrocarbon based membranes were weak to radical attack to decrease membrane durability. In this study, the hydrophilic inorganic particles were introduced by minimizing a decrease in ion conductivity and increasing an oxidative stability. The composite membranes were investigated in terms of ionic conductivity, ion exchange capacity (IEC), FT-IR, TGA and contact angle, etc. As a result, increasing amount of the 3MPTSG resulted in decrease in proton conductivities and water uptakes at 100% R.H. but enhanced thermal and oxidative stabilities.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.06a
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• pp.251-256
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• 2004