• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.131.1-131.1
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• 2010

고분자연료전지(PEMFC)에서 기체확산층(GDL)은 다공성의 카본 종이/천 위에 마이크로한 다공층을 가치는 구조로 촉매층을 지지하고 촉매층과 분리판 사이의 전류전도체 역할을 한다. 또한 촉매층에 연료와 공기 확산 및 생성된 물의 통로 역할을 하며 소수성인 전기전도성 물질로 이루어져 있다. 현재 연료전지에 쓰이는 가스확산층은 대부분 국외 회사에서 제조 수입 사용하는 현황이고 국내에서는 협진 I&C가 연구하고 있으나 상용화는 아직 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 탄소섬유의 전도성을 개선하고자 탄소섬유 표면에 금속코팅 시 최적의 접촉계면유지를 위한 표면처리 방법 및 공정을 조사 분석 후 최적 개선방법(농도/온도/압력/시간)을 설정하고자 하였다. 또한 선정된 공정인자별 수준별 시험 후 샘플링 된 시료를 토대로 금속물질이 탄소섬유 표면에 코팅(도금)된 금속-탄소섬유를 대하여 평가하여 최적화시키고자 탄소섬유로부터 carbon paper GDL의 모재를 개발할 계획이다. 앞에서 설명한 바와 같이 탄소섬유를 이용하여 paper making, resin impregnation, molding, carbonization/graphitization의 제조공정을 거쳐 paper형태의 GDL을 생산 및 평가하고자 하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.17 no.3
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• pp.347-352
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• 2006

분자전해질연료전지 내의 다공성 기체확산층은 반응가스의 확산과 전자이동통로의 역할을 수행할 뿐만 아니라 전기화학반응에 의해 공기극에서 생성된 수분(기상 혹은 액상)을 반응면으로부터 분리판 채널 방향으로 이동시켜 배출시키는 중요한 역할을 한다. 따라서 물관리를 통한 성능향상을 위해서는 기체 확산층의 구조 및 재료특성에 대한 심도 릴은 연구가 필요하다. 실제 단위전지 체결시 기체확산층은 분리판의 리브(rib)에 의해 눌리게 되며, 그 부분의 기공 크기 분포의 변화를 야기한다. 또한 리브 전단부분에서 탄소 섬유가 손상을 입으며, 탄소 섬유를 감싸고 있는 PTFE coating이 벗겨지게 되어 표면화학적 특성이 달라진다. 본 연구에서는 단위전지 체결 시 분리판에 의해 눌리는 기체확산층의 기공 크기 분포 변화를 측정하였으며, 기공의 소수성에서 친수성으로의 변화를 알아보았다. Mercury 기공 측정기와 PMI 기공 측정기는 큰 기공 분포의 변화에, 질소의 흡/탈착을 이용한 BET 방식은 작은 크기의 기공 분포 변화 관찰에 사용되었다. 체결압에 의한 탄소섬유의 구조적 변화와 아울러 표면의 습윤 정도의 변화를 XPS와 물/알콜 Uptake를 이용해 알아보았다. 이 연구를 바탕으로 물관리를 통한 연료전지 성능 향상을 위한 최적 GDL 선정에 기반이 되는 자료를 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.92.2-92.2
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• 2011

고분자전해질 연료전지 (PEMFC)의 가격 결정 요인 중 막 전극 접합체 (MEA)가 차지하는 비중은 약 45%정도이며, 이것을 구성하는 주요 부품인 기체 확산층 (GDL)은 carbon paper나 carbon cloth 형태가 사용되고 있다. 그렇지만 GDL을 제조하는 공정은 매우 복잡하고, 그 가격이 너무 높은 단점이 있다. 본 연구에서는 카본블랙, 흑연 등의 탄소화합물과 polymer binder를 이용하여 단순화된 공정으로 GDL을 제조하였다. 또한, GDL의 물리적 특성이 전극 성능에 미치는 영향을 분석하기 위하여 표면 morphology, 접촉각 및 표면에너지, 전기전도도, 기체투과도, porosity, pore distrivution 등을 측정하였고, 각각의 GDL 표면에 동량의 Pt 촉매를 도포하여 MEA를 제작한 후 그 성능을 평가하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.10 no.4
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• pp.306-310
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• 2007

Characteristics of GDL (Gas Diffusion Layer) mainly determine the gas diffusion and water removal in a cell, thereby changing the performance and affecting durability of PEFC. To optimize the water management and understand the two phase flow in a GDL, it is important to study the behaviors of GDL micro structure under the real operating condition. In the clamped condition of cell, the GDL beneath the rib is more compressed than beneath the channel. Many researches on physical, electrochemical, mechanical behaviors of gas diffusion layer has been conducted. However, changes in surface properties under clamped condition have rarely studied. In present study, the morphology of broken connections of carbon fibers and detachment of PTFE coatings on the fibers were shown from the microscopic observations. In addition, changes in wetting properties of GDL by compression were investigated by using XPS and liquid uptake methods. The hydrophobic characteristics of GDL surface beneath the rib of the flow field plate are changed due to the deformation of micro structure.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.12 no.2
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• pp.193-200
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• 2021

As the degree of environmental pollution caused by the use of fossil fuels intensifies, many countries continue to invest in the development of alternative energy. PEMFC, one of the alternative energies, consists of four main components: bipolor plate, electrolyte, gas diffusion layer, and electrode. Among them, bipolor plate, the gas diffusion layer, and electrode are generally manufactured using carbon materials such as carbon black and carbon fiber. These carbon materials are expensive in manufacturing process or have disadvantages such as corrosion, and research is being conducted in many fields to improve this. This paper collects several research results conducted to improve the shortcomings of these three components and examines the trends of PEMFC by grasping what problems have been and how they have improved.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.96-97
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• 2015

확산을 이용한 표면 개질법인 Thermo-Reactive Diffusion(TRD) 기술 기반 2단 표면처리를 통해 고경도의 Nb(C,N) 코팅층을 고탄소 베어링강인 JIS-SUJ2강에 형성시켰다. 2단 표면처리는 암모니아 가스 질화와 분말 확산 코팅법으로 구성된 2step 열처리이다. 본 연구에서는 가스질화 화합물층의 두께가 코팅층 성장 거동에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해서 $550^{\circ}C$에서 3, 6시간 암모니아 가스 분위기에서 가스질화를 실시하고, $900^{\circ}C$에서 3시간 분말 확산법을 통해 표면 코팅층을 형성하였다. 생성된 코팅층의 형상과 두께 측정을 광학현미경(OM) 과 주자전자현미경(SEM)을 통해 한 결과, 가스 질화는 약 10uu와 16um, 최종 코팅층은 약 정도 생성이 되었음을 확인하였다. 코팅층의 성분 분석은, EDS, FE-EPMA, XPS 분석을 통해서 실시하였다. EDS와 FE-EPMA 원소 mapping을 통해 모재에 비해 높은 농도의 Nb, C 그리고 N이 코팅층 내부에 존재함을 확인하였다. XPS분석의 결합에너지 peak를 통해 NbC, NbN 그리고 Nb-oxide가 생성이 되었음을 분석하였다. 생성된 코팅층의 경도는 low mode에서 10회 측정한 후 평균값을 내었고, 각각 Hv이었다.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.4 no.4
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• pp.33-36
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• 2010

Multilayer mirrors are very useful for applications of high energy X-ray. X-rays of high energy require very small thickness, a few nanometers, in the d-spacing of a multilayer mirror. Each layer is composed of a multilayr mirror influences to interfacial roughness or interdiffusion which gives rise to degrade specular reflection. Carbon layer of 1 nm thick in a C/W multilayer mirror of 3.25 nm d-spacing was examined. Carbon as well as tungsten layers were very uniform, and there was no micro-structure in carbon layers. However, interdiffusion between carbon and tungste layers was observed by a transmission electron microscope.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.16 no.2
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• pp.80-88
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• 1984

The removal mechanism of air borne methyl iodide by triethylenediamine (TEDA) impregnated charcoal bed was investigated. The analysis of experimental data indicates that pore diffusion is the rate controlling step when the air velocity is over 20cm/sec, and both fore diffusion resistance and external mass transfer resistance are contributed to the overall resistance when the air velocity is 10cm/sec. The adsorption model to describe the performance of impregnated charcoal bed under dry condition where water vapors do not exist in air, is proposed. The calculated values and experimental results are well matched.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.06a
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• pp.207-210
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• 2005

In this paper, a two-dimensional cross-channel model was applied to investigate influence of the gas diffusion layer(GDL) property and flow field geometry in the anode side for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC). The GDL is made of a porous material such as carbon cloth, carbon paper, or metal wire mesh. To the simplicity, the GDL is represented as a block of material containing numerous pathways through which gaseous reactants and liquid water can pass. The purpose of present work was to study the effect of the GDL thickness and the porosity, and flow field geometry by computational fluid dynamics(CFD)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.10a
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• pp.318-322
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• 1998