• 한국세라믹학회지
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• 제45권2호
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• pp.119-125
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• 2008

The FAS(Fluoroalkylsilane)/Nafion inorganic-organic composite electrolyte membrane was successfully fabricated through sol-gel method. The FAS having hydrophobic functional group and silanol ligands is impregnated in $Nafion^{(R)}$ membrane to reduce methanol crossover. The prepared FAS/Nafion inorganic-organic composite electrolyte membrane consist of the hydrophobic FAS-derived silicate nano-particles and $Nafion^{(R)}$ matrix showed decrease of methanol crossover and reduction of humidity dependence without large sacrifice of proton conductivity. The microstructural analysis of the composite membranes was performed using FESEM and FTIR. And the effect of the incorporation of the hydrophobic FAS-derived silicate nano-particles into $Nafion^{(R)}$ membrane was investigated via solvent uptake, membrane expansion rate, humidity dependency of proton conductivity and contact angle measurement.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.34-42
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• 2012

Gas diffusion layers (GDLs) of carbon composite type in polymer electrolyte fuel cells were prepared by simple and cheap manufacturing process. To obtain the carbon composite GDLs, carbon black with polymer binder was mixed in solvent, rolled to make sheet, and finally heat-treated at $340^{\circ}C$. The performance of fuel cell using composite GDLs was changed by PTFE content. The physical properties of composite GDLs for pore, conductivity and air permeability were analyzed to compare with the variation of fuel cell performance. The conductivity of composite GDLs was very similar to carbon paper as commercial GDL but pore properties and air flux were considerably different. The porosity, PTFE content and conductivity for composite GDLs did not have an influence on the cell performance much. The increase of pore diameter and air flux led to enhance cell performance.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권2호
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• pp.159-166
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• 2003

퍼플루오르설포닐 플로라이드 나피온 레진과 mordenite를 이용하여 $100^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동하는 고분자 전해질형 연료건지용 전해질 막을 제조하고, 물리적 특성, proton전도도 및 단위 전지의 성능을 측정하였다. 나피온/mordenite복합체 막은 나피온 레진을 용융한 후, mordenite를 무게별로 첨가하여 제조하였다. 고온 영역에서 proton 전도도를 측정한 결과, mordenite 함량이 증가할수록 층상 구조를 갖는 mordenite내에 존재하는 층간수의 느린 탈수 속도 때문에 proton 전도도는 증가하였다. 또한, 단위 전지 성능 측정 결과로부터, $130^{\circ}C$의 작동 온도에서 l0wt% mordenite를 함유하고 있는 복합체 막이 전체 영역에 걸쳐 가장 높은 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 같은 조건에서. l0wt% mordenite가 함유된 복합체 막 내부에 존재하고 있는 수분이 다른 조성의 막보다 더 많이 존재하게 되어, 복합체 막의 이온 전도도를 유지하기 때문이다. 따라서, 나피온/mordenite복합체 막은 $100^{\circ}C$이상에서 작동하는 고분자 전해질형 연료전지용 전해질 막으로서 적합하다고 생각된다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.395-400
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• 2016

최근에는 이온 전도도의 감소없이 높은 기계적 물성을 가진 구조 복합재를 개발하기 위하여 에폭시 매트릭스를 기반으로 하여 전해질을 함유한 다기능성 구조 전해질에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 구조 전해질의 최적 함량 및 소재 선정에 대해서는 많이 연구되고 있는 반면, 경화 거동에 따른 특성 분석에 관한 연구는 더디게 진행되고 있기 때문에 본 연구에서는 구조 성능과 에너지 저장 성능을 동시에 가진 고체 전해질을 함유한 에폭시 기반의 구조 전해질을 다양한 경화 시간 및 온도에 따라 제조하고 기계적 특성 및 이온 전도도 특성을 측정하였다. 그리하여 전해질의 열 분해가 일어나지 않는 온도 범위 내에서 에폭시가 충분히 경화할 수 있는 경화 조건을 통해 115 MPa와 $6{\times}10^{-5}S/cm$의 값을 동시에 가지는 구조 전해질을 얻었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.62-67
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• 2007

Optimization of cathode properties for intermediate temperature-operating SOFC (IT-SOFC) is carried out by using composite-type electrode structure in this study. Composite cathode may lower cathode overpotential by enhancing mixed ionic-electronic conductivity. In this study, particularly, LSM/YSZ, LSF/YSZ, LSCF/CGO, and PSC/CGO were selected as cathode materials. LSM/YSZ composite cathode showed the best performance of about 0.9${\Omega}cm^2$ at $700^{\circ}C$. It is inferred that the resistance is mainly affected by the reactivity between cathode and electrolyte which can cause the formation of resistive phases. Area specific resistance (ASR) characteristics were not changed significantly with decreasing sintering temperature of cathode, because reaction sites were increased even with worse adhesion of cathode on electrolytes.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.101-106
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• 2016

본 연구에서는 리튬 고분자 이차전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 poly(ethylen oxide)(PEO)를 lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide 와 블렌딩-가교 법으로 복합화시켜 PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질을 제조하였다. 전기화학적 산화 안정성 테스트에서 PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 비록 4.4 V에서 약간의 산화곡선을 보이지만 5.7 V까지 안정하였다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질은 온도가 증가할수록 이온전도도가 증가하며, PEO계열의 고분자 전해질의 특성상 상온에서 $10^{-6}S\;cm^{-1}$로 낮지만 $70^{\circ}C$에서는 $10^{-4}S\;cm^{-1}$까지 증가 하였다. 리튬 고분자 전지의 전기화학적 특성을 측정하기 위해 $LiFePO_4$ 양극, PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질, 리튬 음극으로 전지를 구성하였으며 0.1 C의 전류밀도에서 방전 용량이 $30^{\circ}C$에서 $40mAh\;g^{-1}$, $40^{\circ}C$에서는 $69.8mAh\;g^{-1}$, $50^{\circ}C$에서는 $113mAhg^{-1}$을 나타내 온도의 증가에 따라 방전 용량이 증가함을 알 수 있었다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 $LiFePO_4$양극과 함께 50도에서 가장 우수한 충-방전 성능을 보여주었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.149-151
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• 2004

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권1호
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• pp.85-95
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• 2023

In recent years, solid-state Li metal batteries (SSLBs) have attracted significant attention as the next-generation batteries with high energy and power densities. However, uncontrolled dendrite growth and the resulting pulverization of Li during repeated plating/stripping processes must be addressed for practical applications. Herein, we report a plastic-crystal-based polymer/ceramic composite solid electrolyte (PCCE) to resolve these issues. To fabricate the one-side ceramic-incorporated PCCE (CI-PCCE) film, a mixed precursor solution comprising plastic-crystal-based polymer (succinonitrile, SN) with garnet-structured ceramic (Li₇La₃Zr₂O₁₂, LLZO) particles was infused into a thin cellulose membrane, which was used as a mechanical framework, and subsequently solidified by using UV-irradiation. The CI-PCCE exhibited good flexibility and a high room-temperature ionic conductivity of over 10^-3 S cm^-1. The Li symmetric cell assembled with CI-PCCE provided enhanced durability against Li dendrite penetration through the solid electrolyte (SE) layer than those with LLZO-free PCCEs and exhibited long-term cycling stability (over 200 h) for Li plating/stripping. The enhanced Li⁺ transference number and lower interfacial resistance of CI-PCCE indicate that the ceramic-polymer composite layer in contact with the Li anode enabled the uniform distribution of Li⁺ flux at the interface between the Li metal and CI-PCCE, thereby promoting uniform Li plating/stripping. Consequently, the Li//LiFePO₄ (LFP) full cell constructed with CI-PCCE demonstrated superior rate capability (~120 mAh g^-1 at 2 C) and stable cycle performance (80% after 100 cycles) than those with ceramic-free PCCE.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.2529-2535
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• 2013

SPEEK/PWA/silica 전해질 복합막을 제조하기 위하여 졸-겔 방법을 이용하였다. 졸-겔반응의 전구체로는 TEOS를 사용하였으며 첨가제 겸 촉매로는 phosphotungstic acid(PWA)를 사용하였다. FE-SEM 분석을 통하여 PWA 및 silica 나노입자들은 고분자속으로 균일하게 분산되는 것을 확인할 수 있었다. SPEEK/PWA/silica 복합막의 함수율은 TEOS의 비율이 낮은 경우에는 TEOS의 증가에 따라 함수율이 감소하였지만 TEOS의 비율이 높은 경우에는 TEOS의 영향을 적게 받았다. SPEEK/PWA/silica 복합막의 이온전도도는 함수율의 변화와 유사한 경향을 나타내었으며 TEOS의 비율이 증가함에 따라 처음에는 이온전도도가 감소하다가 다시 증가하는 경향을 나타내었다. SPEEK/PWA/silica 복합막의 메탄올 투과도는 TEOS의 농도가 증가함에 따라 투과도가 감소하는 경향을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.427-441
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• 2022

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)의 핵심 구성요소 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 수소이온을 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 이동시키는 전해질의 역할 및 연료의 투과를 막는 분리막으로서의 역할을 수행하며 PEMFC의 성능 및 효율을 결정짓는 핵심 소재이다. 현재 나피온 (Nafion^®)으로 대표되는 과불소화계 전해질 막이 높은 수소이온 전도도 및 화학적 안정성으로 인해 상용화 되었지만, 높은 생산비용과 구동 시 환경오염 물질이 배출된다는 문제점을 갖고 있다. 이를 대체할 PEM 소재로써 고분자의 구조 조절 및 개질 과정이 용이한 다양한 종류의 탄화수소계 고분자가 제시되고 있지만, 실제 PEMFC에 적용되기 위해서는 성능 및 내구 특성을 개선해야 하는 과제가 남아있다. 이에 본 총설은 탄화수소계 PEM의 성능 및 내구 특성을 향상시키기 위해 1) 가교 구조를 도입한 가교 막 개발, 2) 무기 첨가제 도입을 통한 유⋅무기 복합 막 개발 및 3) 다공성 지지체를 활용한 강화 복합막을 개발하는 연구에 대해 살펴보고자 한다.