• 청정기술
• /
• 제13권2호
• /
• pp.99-103
• /
• 2007

초임계함침법을 이용하여 백금을 나피온 112 막에 함침시켜 자가 가습 막을 제조하였다. 초임계이산화탄소를 용매로 하여 나피온112 막에 $Pt(II)(acac)_2$를 $80^{\circ}C$, 19.8 MPa 조건에서 함침한 후, $NaBH_4$ 용액을 사용하여 $50^{\circ}C$ 에서 2시간 동안의 환원과정을 통하여 Pt 입자로 환원시켜 PEMFC용 백금/나피온 자가-가습 전해질막을 제조하였다. 제조한 백금/나피온 막들을 SEM, EDS, EPMA 등의 분석을 통하여 백금 입자들이 균일하게 분산되어 함침되었음을 확인하였다. 제작한 백금/나피온 막을 무가습 조건에서 구동되는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질로 적용하였을 때 $65^{\circ}C$ 구동온도에서 일반적인 나피온 112를 전해질로 사용한 경우보다 향상된 성능을 보였다.

• 멤브레인
• /
• 제20권4호
• /
• pp.326-334
• /
• 2010

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 연료가습을 위하여 막 증발법을 적용한 막가습기를 제작하여 특징과 성능을 알아보았다. 막가습기 내부 물의 온도를 $30{\sim}60^{\circ}C$, 연료기체의 유속을 300~3,000 mL/min, 막 가닥수를 10, 50, 100 가닥으로 변화 하였을 때 결과를 dew point로 나타내었다. 그 결과 $60^{\circ}C$일 때 $51.19^{\circ}C$, 900 mL/min일 때 $54.22^{\circ}C$, 100 가닥일 때 $60.03^{\circ}C$로 연료 가습성능이 가장 좋았다. 특히, 막 가습기 물질 전달식의 모델링을 통해 연료전지에 적용할 때 막 가습기 공경 크기에 따른 반응기체의 가습량을 예측하는 것이 가능하였다. 100 W급 스택에 적용하였을 때, 전압과 출력값이 변화되지 않고 안정적으로 작동하였으며 제작한 막 가습기는 기존 기포가습기보다 부피는 훨씬 작으면서도 가습 성능은 우수한 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.568-571
• /
• 2008

A novel self-humidifying composite membrane for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) at low humidity condition was developed. The Pt/$TiO_2$ catalyst particles were synthesized via supercritical impregnation methods. Pt precursor was dissolved in supercritical carbon dioxide and impregnated onto $TiO_2$ particles. Pt precursors were platinum(II) acetylacetonate, Dimethyl(1,5-cyclooctadiene) platinum(II) and we controlled the ratio of Pt to $TiO_2$. The impregnated Pt precursor was converted to $TiO_2$ supported Pt nanoparticle under various reducing conditions. Pt/$TiO_2$ catalyst particles were dispersed uniformly into the Nafion solution, and then Pt/$TiO_2$/Nafion composite membrane was prepared using solution-cast method. The self-humidifying composite membrane could minimize membrane conductivity loss under dry conditions due to the presence of catalyst and hydrophilic Pt/$TiO_2$ particles. To optimize the performance of MEA, amount of ionomer loading was controlled. And mixed catalysts were used. The cell performance of MEA was obviously improved under dry conditions at $65^{\circ}C$.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.115-119
• /
• 2002

고분자 전해질 연료전지는 전해질로 고체고분자막을 사용하는 연료전지로 고분자막은 수소 이온의 활발한 전달을 위해 일정량의 수분이 존재해야 한다. 따라서 연료전지의 운전 중에 고분자막은 항상 수화되어 있어야 하며 수분이 부족하게 되면 수소이온 전도도가 떨어지고, 막의 수축으로 인해 전극과 막 계면의 저항이 증가한다. 반대로 수분이 많이 존재하면 촉매 표면에 반응기체의 확산이 어려워져 전지 성능이 감소하게 된다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.201-204
• /
• 2007

A novel self-humidifying composite membrane for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) at low humidity condition was developed. The $Pt/TiO_2 catalyst particles were synthesized via supercritical impregnation methods. Pt precursor was dissolved in supercritical carbon dioxide and impregnated onto $TiO_2$ particles. Pt precursors were platinum(II) acetylacetonate, Dimethyl(1,5-cyclooctadiene) platinum(II) and we controlled the ratio of Pt to $TiO_2$ The impregnated Pt precursor was converted to $TiO_2$ supported Pt nanoparticle under various reducing conditions. $TiO_2$ catalyst particles were dispersed uniformly into the Nafion solution, and then $Pt/TiO_2/Nafion$composite membrane was prepared using solution-cast method. The size, dispersion and content of the platinum had been characterized with Transmission Electron Micrograph (TEM), X-ray diffract ion (XRD) and Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES). The cell performance with the self-humidifying composite membrane was compared with a recast Nafion membrane under both humidified and dry conditions at 65 $^{\circ}C$.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기화학회 2001년도 연료전지심포지움 2001논문집
• /
• pp.145-150
• /
• 2001

• 한국공작기계학회논문집
• /
• 제15권1호
• /
• pp.133-137
• /
• 2006

Ion permeability characteristics in nano-polymer membrane structures are performed to investigate the chemical composition and characteristics of MEA(Membrane Electrolyte Assembly) which is one of the most important parts to decide the performance in PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) system. Subsequently, the MEA manufacturing process is presented for the uniformed MEA product. In the meantime, the analysis of SEM(Scanning Electron Microscope) is carried out in order to investigate the joint aspect and chemical composition of MEA. As a result of SEM analysis, it is found that the bonded catalyst and carbon composition contain the reasonable amount to get unit cell output. It is also found that the humidification gives the better performance result slightly.

• 멤브레인
• /
• 제25권2호
• /
• pp.171-179
• /
• 2015

과불소계 술폰화 이오노머(perfluorinated sulfonic acid ionomers; PFSAs)는 뛰어난 수소이온전도성과 높은 내화학성으로 인해 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte fuel cells)용 고체전해질로 널리 사용되고 있다. 그러나 PFSA 전해질은 가습-건조조건에서 연료전지가 구동에 따라 반복적인 팽윤-수축으로 인해 전극층이 전해질로부터 탈리되어 전기화학적 수명특성이 감소되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다공성 PTFE support film의 기공특성에 대한 이해를 바탕으로 기공구조 내 나피온 이오노머를 함침시키는 강화막을 제조하였고, 기본특성을 평가하였다. 제조된 강화막은 매우 높은 수소이온전도도(${\sim}~0.5S\;cm^{-1}@90^{\circ}C$ in liquid water)를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권9호
• /
• pp.815-821
• /
• 2013

고분자 전해질 연료전지(이하 PEMFC) 시스템의 효율과 수명은 유입되는 공기의 습도에 직접적인 영향을 받는다. 그러므로 공기는 정상 운전조건에서 적절한 습도를 유지시켜 주어야 한다. 하지만 가습 장치의 특성들에 대해서는 연구가 부족한 상태이다. 본 연구에서는 정상상태에서 다양한 입구조건에 따른 막 가습기의 수분전달 특성을 알아보기 위해 실험을 수행하였다. 실험에 이용할 평판형 막 가습기를 제작하였으며, 실험에 적합한 환경을 조성하였다. 우선 일정한 온도 조건하에서 막을 통과하는 수분 전달 능력을 실험하였고 이후 다양한 입구 조건에 따른 수분 전달 특성을 알아보았다. 본 실험에서 사용된 입구조건의 변수는 건공기와 습공기의 유량, 작동온도, 작동압력 및 유동배열이 있으며 각각의 입구 조건이 가습기의 성능에 미치는 영향을 논의하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.97.1-97.1
• /
• 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.