• 한국추진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.34-40
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• 2009

카본슬러리 연료 제조 시 카본의 분산안정성에 미치는 공정변수의 영향을 조사하였다. 카본슬러리연료의 분산안정성은 위치별 입도분석, 카본함량 분석, 그리고 원심분리 후 분산상태 관찰을 통해서 측정하였다. 여러 종류의 첨가제를 적용한 결과, NB463S84 사용시 분산성과 분산안정성이 가장 우수한 것을 알 수 있었다. NB463S84와 비슷한 작용기를 가지는 PIBSI를 합성하였으며, 이를 카본슬러리 연료에 적용하여 유사한 분산안정도를 얻었다. 끝으로 g 규모에서 얻은 제조 조건을 kg 규모 제조에 적용하여 카본슬러리 연료의 실용화 가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.459-462
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• 2008

슬러리 연료 제조 시 카본의 분산안정성에 미치는 공정변수의 영향을 조사하였다. 슬러리연료 저장용기의 세군데(위, 중간, 아래) 위치별로 채취된 시료에서 평균입도와 탄소함량을 분석하여 Jet A-1에서 카본의 분산안정성을 측정하였다. 여러 종류의 첨가제를 적용한 결과, NB463S84 사용 시 분산성과 증가된 중력 가속도하에서 안정성이 가장 우수하였다. 동일 조건에서 카본층 높이 변화와 카본의 평균입도 측정을 통하여 혼합장비의 성능을 비교하였고, 실험실 규모에서 얻은 제조조건을 bench 규모 제조에 적용하여 본 연구의 실용 가능성을 확인하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.99-104
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• 2003

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 촉매 슬러리 함침 도구와 전극 촉매층 형성 방법이 전극 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 슬러리 함침 도구는 브러쉬, 스프레이 건, 스크린 프린터를 이용하였으며, 전극 촉매층 형성 방법은 스크린 프린터를 이용하여 고분자 전해질 막 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법, 카본 페이퍼 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법과 위의 두 방법을 결합하여 전극 촉매층을 형성하는 방법으로 구분하였다. 스크린 프린터로 제조된 전극은 브러쉬와 스프레이 건으로 제조된 전극들과 비교하여 백금 함침량을 50% 이상 줄일 수 있었으며, 고분자 전해질 막 위에 전극 촉매층을 형성하는 방법과 카본 페이퍼에 전극 촉매층을 형성하는 방법을 결합한 전극이 $1A/\textrm{cm}^2$에서 0.6V로 가장 좋은 I-V 특성을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.525-530
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• 2019

고체산화물 연료전지의 성능과 안정성은 전극의 기공률, 기공 분포와 전해질의 치밀도, 두께에 따라 결정 된다. 연료극의 기공률과 기공 분포는 활성면적와 연료 흐름에 영향을 주고, 전해질의 치밀한 미세구조와 두께는 단위전지의 Ohmic 저항에 영향을 준다. 하지만 이를 위해 값 비싼 공정 장비를 이용하거나 여러 단계의 제작 공정이 추가 될 경우 단위전지 제작비가 증가하므로 상업화를 목표로 하는 연구에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 상용 소재 기반의 NiO-YSZ 연료극을 선정 후 간단한 혼합 방법 및 일축가압 성형법과 담금코팅(dip coating) 공정을 사용하여 저비용 고효율의 세라믹 공정 기반의 고성능 단위전지를 제작하였다. 연료극의 기공률은 기공형성제로서 사용되는 카본 블랙(CB, carbon black)의 첨가량(10~20 wt%)과 최종 소결온도($1350{\sim}1450^{\circ}C$)를 변경하며 제어하였고, YSZ 전해질의 두께와 미세구조는 담금코팅 슬러리의 고상 분말량(YSZ, 1~5 vol%)을 제어하여 치밀한 박막의 전해질을 구현하고자 하였다. 그 결과 Ni-YSZ 연료극에서 최적의 값으로 잘 알려진 40%의 기공률은 카본 블랙을 15 wt% 첨가하고최종소결온도를 $1350^{\circ}C$로설정함으로써얻을수있었다. 담금코팅을통한 YSZ 두께는 $2{\sim}28{\mu}m$까지 제어가 가능하였고, 3 vol%의 고상분말량에서 치밀한 전해질 미세구조가 형성되었다. 최종적으로 40%의 기공률을 갖는 Ni-YSZ 연료극, $20{\mu}m$ 두께의 치밀한 YSZ전해질, LSM-YSZ 공기극으로 구성된 단위전지는 $800^{\circ}C$에서 $1.426Wcm^{-2}$의 우수한 성능을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.71.1-71.1
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• 2010

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내의 기체확산층(GDL)은 셀 내의 물 관리에 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 다공성 기제(GDBL) 위에 미세기공층(MPL)을 코팅한 2층 구조의 기체확산층이 사용되는데, 이 미세기공층은 카본파우더와 테프론의 혼합물로 이루어져 있으며 촉매층에서 발생한 물을 셀 밖으로 빠르게 배출하는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 다양한 기공분포를 갖는 미세기공층을 제조하여 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 미세기공층 슬러리내에 암모늄염 계열의 기공형성제를 혼합하여 다공성 기제 위에 코팅한 후 다양한 온도조건에서 건조함에 따라 기공분포가 다른 미세기공층을 제조하였다. 이렇게 제조된 미세기공층의 물성은 수은기공도계, FE-SEM, 자체적으로 제조한 기체투과도 측정 장치를 사용하여 측정하였으며, 단위 전지 성능 측정은 두 개의 가습조건(RH100%, RH50%)에서 실시하였다. 기공분포 측정결과 건조온도가 높은 미세기공층은 건조온도가 낮은 미세기공층에 비해 직경이 1,000 - 20,000 nm 인 대공극(macropore)의 수가 많지만, 직경이 100 nm 이하의 미세공 (micropore)의 수가 적은 것을 확인하였다. 전지성능 측정 결과 고가습 조건 (RH100%)에서는 미세공 (micropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 보여고, 저가습 조건 (RH50%)에서는 대공극 (macropore)이 발달한 미세기공층을 포함한 기체확산층을 사용한 경우 가장 우수한 성능을 나타내었다. 이는 물배출에 유리한 미세공 (micropore)의 성질과 원료 기체의 이동에 유리한 대공극(macropore)의 성질에 의한 것으로 판단된다. 따라서 셀 운전 가습조건에 따라 최적화된 기공구조를 갖는 미세기공층을 사용함으로써 셀 운전 성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 예상된다.