• 자원리싸이클링
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• 제10권5호
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• pp.16-21
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• 2001

자전연소고온반응법(SHS)에 의한 고순도 분말의 제조시에 주로 얻어지는 $Mg^{++}$ 유 부산물로부터 초미분 $Mg(OH)_2$및 MgO분말을 제조하였다 $Mg(OH) _2$제조시 최적의 실험 조건은 0.7M의 $Mg^{++}$ 을 함유하는 pH 1.42의 산침출 용액중에 9M의 KOH를 pH조절제로 첨가한 경우이다. 이때 pH는 약 13.0을 나타내며, 모든 $Mg^{++}$ 이 $Mg(OH)_2$로 침전되었다. $Mg(OH)_2$의 탈수반응을 조사하기 위하여 DSC를 사용하였으며, 그 결과를 하소공정에 사용하였다. MgO분말은 건조된 Mg(OH)2 분말을 $400-450^{\circ}C$로 하소함으로써 제조되었으며, 제조된 $Mg(OH)_2$및 MgO분말의 크기 및 형상은 상용 분말과 유사하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.50-60
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• 2013

High temperature proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) using phosphoric acid (PA) doped polybenzimidazole (PBI) membranes have been concentrated as one of solutions to the limits with traditional low temperature PEMFCs. However, the amount of reported experimental data is not enough to catch the operational characteristics correlated with cell performance and durability. In this study, design of experiments (DOE) based operational optimization method for high temperature PEMFCs has been proposed. Response surface method (RSM) is very useful to effectively analyze target system's characteristics and to optimize operating conditions for a short time. Thus RSM using central composite design (CCD) as one of methodologies for design of experiments (DOE) was adopted. For this work, the statistic models which predict the performance and degradation rate with respect to the operating conditions have been developed. The developed performance and degradation models exhibit a good agreement with experimental data. Compared to the existing arbitrary operation, the expected cell lifetime and average cell performance during whole operation could be improved by optimizing operating conditions. Furthermore, the proposed optimization method could find different new optimal solutions for operating conditions if the target lifetime of the fuel cell system is changed. It is expected that the proposed method is very useful to find optimal operating conditions and enhance performance and durability for many other types of fuel cell systems.

• 한국결정성장학회지
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• 제15권6호
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• pp.269-275
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• 2005

Ni/Ni-aluminide//Ti/Ti-aluminide 경사기능 층상 복합재료를 박막 hot press법을 이용하여 제작하였다. NiAl과 $TiAl_3$ 금속간화합물 층이 자전고온합성반응을 통해 비교적 두껍게 형성되었고, 얇고 연속적인 $Ni_3Al$과 TiAl 층이 고상 확산을 통해 형성되었다. 파괴저항은 하중 방향이 crack arrester인 경우가 금속 층이 균열의 성장을 방해하기 때문에 crack divider 방향인 경우보다 높다. $Ni_3Al$과 NiAl 금속간화합물 층은 각각 벽개파괴와 입계파괴 거동을 보였고, $TiAl_3$층의 파괴 형태는 입내벽개파괴이었다. Ni/Ni-aluminide 층에서 관찰되는 기공과 금속 층과 금속간화합물 층의 미결합 부위가 낮은 파괴저항의 원인으로 판단된다. Acoustic emission (AE) 원파형 해석을 통해 제작된 복합재료의 파괴특성을 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.869-879
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• 1995

TiAi intermetallic compound has been extensively studied for possible high temperature structural applications because of its high specific strength at high temperature, high creep resistance, and good oxidation resistance at elevated temperatures. In addition to its good properties, an economic manufacturing routes should be developed for this material to be used more extensively. One of the promising route in manufacturing TiAl intermetallics is the Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) method. Thus in this study, an attempt was made to study the mechanism of the SHS process in TiAl synthesis. The composition of the sample was Ti-(45, 50, 53)at% Al and the microstuctures of the products were analyzed using optical microscope and scanning electron microscope. When the phases formed at the main SHS reaction of whicyh combustion temperature is higher than the melting temperature of aluminum were identified as TiAl and Ti$_3$Al ; Ti$_3$Al cores surrounded by TiAl phase. In order to increase the combustion temperature, carbon was added 5 and 10at.%. When the carbon content was 10at.%, the heat of the reaction was large enough to melt the phase formed and that is consistent with the theoretical calculation results of the adiabatic temperature. The combution temperatue, which was measured by a computer data acquisition system, increased with the carbon content. The phases formed from the reaction involving the carbon added were indentified as TiAl and Ti$_2$AlC using XRD. The vickers hardness of the reaction product increased with the carbon content.

• 한국재료학회지
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• 제18권3호
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• pp.153-158
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• 2008

Fe-aluminides have the potential to replace many types of stainless steels that are currently used in structural applications. Once commercialized, it is expected that they will be twice as strong as stainless steels with higher corrosion resistance at high temperatures, while their average production cost will be approximately 10% of that of stainless steels. Self-propagating, high-temperature Synthesis (SHS) has been used to produce intermetallic and ceramic compounds from reactions between elemental constituents. The driving force for the SHS is the high thermodynamic stability during the formation of the intermetallic compound. Therefore, the advantages of the SHS method include a higher purity of the products, low energy requirements and the relative simplicity of the process. In this work, a Fe-aluminide intermetallic compound was formed from high-purity elemental Fe and Al foils via a SHS reaction in a hot press. The formation of iron aluminides at the interface between the Fe and Al foil was observed to be controlled by the temperature, pressure and heating rate. Particularly, the heating rate plays the most important role in the formation of the intermetallic compound during the SHS reaction. According to a DSC analysis, a SHS reaction appeared at two different temperatures below and above the metaling point of Al. It was also observed that the SHS reaction temperatures increased as the heating rate increased. A fully dense, well-bonded intermetallic composite sheet with a thickness of $700\;{\mu}m$ was formed by a heat treatment at $665^{\circ}C$ for 15 hours after a SHS reaction of alternatively layered 10 Fe and 9 Al foils. The phases and microstructures of the intermetallic composite sheets were confirmed by EPMA and XRD analyses.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.25-30
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• 2007

고분자전해질 연료전지의 성능은 cell 온도, 전체 압력, 반응 기체의 부분 압력 상대습도와 같은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는다. 이온화된 수소 이온은 $H_3O^+$의 형태로 membrane을 통과하여 물을 생성하는 반응으로 전기를 발생시킨다. 대용량 연료전지에서는 부수적으로 생성되는 열을 제거하거나 다른 용도로 사용할 목적으로 냉각시스템이 필요하다. 냉각수의 전도도가 상승할 경우에 연료전지에서 발생된 전류의 일부가 냉각수를 통하여 누설되어 연료전지의 성능을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 3차 증류수와 ethylene glycol이 함유되어 있는 부동액을 사용하여 저항 수치 변화를 관찰하는 실험을 수행하였다. 3차 증류수의 경우 저항값이 설정치 이하로 내려가는데 약 28일이 소요되었고, 연료전지의 운전에 의한 영향은 관찰되지 않았다. 부동액을 냉각수로 사용한 경우는 43일이 지나도 저항값이 설정치 이하로 내려가지는 않았지만, stack 분리판의 접착부에 이상이 생긴 것으로 추정되는 연료전지의 성능 저하가 발생하여 전도도 실험을 중단하였다. 고분자전해질 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 소용량 연료전지에서는 무가습 조건을 적용하여 연료전지의 효율을 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으나 대용량 연료전지에서는 양측 무가습인 경우에 $50{\sim}60^{\circ}C$ 이상의 고온에서 성능이 발현되기 어려운 것으로 관찰되었다. 냉각수의 유량을 다르게 하여 실험을 수행한 경우에는 0.78L/min과 같은 낮은 유량에서 출구온도와 입구온도를 측정하여 본 결과 두 온도 사이에 ${\Delta}T$가 다른 유량에서보다 크게 발생하여 성능이 감소된 것으로 사료된다. 이와 같이 냉각수의 온도와 유량을 다르게 하여 양측 무가습 실험을 수행한 결과, 연료전지의 성능이 cell 온도에 직접적인 연관이 있는 것으로 관찰되었다.