• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.68-74
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• 2021

고분자전해질 연료전지 성능에서 기체확산층 압축률은 계면 접촉 저항과 전극으로의 반응물 전달 및 전극 내 수분 포화도에 영향을 주는 중요한 변수이다. 본 연구에서는 국내 상용 제품인 JNT20-A3를 이용하여 기체확산층 압축률에 대한 연료전지의 성능 평가를 수행하였다. 전극면적 25 ㎠ 단위 전지를 이용하여 상대습도 조건과 압축률에 대한 전기화학 임피던스 분광법과 분극 곡선을 측정하였다. 기체확산층을 18.6%에서 38.1%으로 압축시켰을 때 상대습도 100, 25% 조건에서 ohmic 저항이 각각 8, 30 mΩ·㎠이 감소하여 기체확산층 압축률이 증가할수록 접촉 저항이 감소하는 것과 동시에 막의 수화도가 증가하는 것을 확인하였다. 상대습도 조건에 대한 ohmic 저항의 변화 경향을 통하여, 압축률을 증가시켰을 때 기체확산층의 기공이 감소하여 공기극에서의 물 역확산과 전해질 막의 수화도가 증가하는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.47-52
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• 2012

다공성 탄소나노섬유의 아민 작용기에 따른 $CO_2$ 가스 감응특성을 고찰하고자, 아민작용기가 도입된 다공성 탄소나노섬유 기반 $CO_2$ 가스센서를 제조하였다. Polyacrylonitrile를 전구체로 하여 전기방사법을 통해 나노섬유를 제조하였으며, 열처리 및 화학적 활성화 공정, 그리고 Diethylenetriamine 액상처리법을 통하여 아민작용기가 도입된 다공성 탄소나노섬유를 제조하였다. BET 비표면적 분석결과, 화학적 활성화법에 의해 최대 $2000m^2/g$까지 탄소나노섬유의 비표면적이 향상됨을 확인하였으며, FT-IR 분광법을 통해 아민 작용기의 도입을 확인하였다. 아민 작용기가 도입된 가스센서의 $CO_2$ 가스 감응특성은 다공성 탄소섬유 기반 가스센서에 비해 약 4배 향상됨을 확인하였다. 결과적으로 화학적 활성화법에 의해 발달된 기공특성과 아민작용기 도입에 따른 화학흡착 유도에 의하여 감응특성이 향상되었음을 확인하였다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2001년도 연료전지심포지움 2001논문집
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• pp.179-184
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• 2001

The diffusion layer within MEA(membrane electrode assembly) has been evaluated important factor for improvement of cell performance in DMFC. The diffusion layer in MEA structure leads to the reduction of catalyst loss in active catalysts layer as well as prevention of water-flooding in cathode. Cell performance is directly affected by interior properties of diffusion layer materials. Acetylene Black and $RuO_2$ with large pore size and low porosity compared to Vulcan XC-72R gave better performance caused by vigorous methanol diffusion and water removal. And $RuO_2$ as diffusion layer materials showed different behavior in anode and cathode compartment, that is, diffusion layers in anode and cathode side make methanol diffusion and water removal facilitate, respectively.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권12호
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• pp.865-871
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• 2005

Submicron thick solid electrolyte membrane is essential to the implementation of low temperature solid oxide fuel cell, and, therefore, development of new electrode structures is necessary for the submicron thick solid electrolyte deposition while providing functions as current collector and fuel transport channel. In this research, a nickel membrane with multi-stage nano hole array has been produced via modified two step replication process. The obtained membrane has practical size of 12mm diameter and $50{\mu}m$ thickness. The multi-stage nature provides 20nm pores on one side and 200nm on the other side. The 20nm side provides catalyst layer and $30\~40\%$ planar porosity was measured. The successful deposition of submicron thick yttria stabilized zirconia membrane on the substrate shows the possibility of achieving a low temperature solid oxide fuel cell.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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• pp.916-917
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• 2006

Solid Oxide Fuel Cell technology uses powder processes to produce electrodes with residual porosity by partially sintering a mixture of electronically and ionically conducting particles. We model porous fuel cell electrodes with 3D packings of monosized spherical particles. These packings are created by numerical sintering. Each particle-particle contact is characteristic for an ionic, electronic or electrochemical resistance. The numerical packing is then discretized into a resistor network which is solved by using Kirchhoff's current law to evaluate the electrode's electrochemical performance. We investigate in particular percolation effects in functionally graded electrodes as compared to other types of electrodes.

• 통합자연과학논문집
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• 제2권2호
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• pp.82-85
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• 2009

Distributed Bragg reflector (DBR) porous silicon (PSi) was generated by an electrochemical etching a bragg structure into a silicon wafer through electrode current in aqueous ethanolic HF solution. DBR PSi exhibiting unique reflectivity was successfully obtained by an electrochemical etching of silicon wafer using square current waveform. The multilayered photonic crystals of DBR PSi exhibited the reflection of a specific wavelength with high reflectivity in the optical reflectivity spectrum. In this work, we have developed a method to create refractive index in Si substrate through intensity of an electric current. The electrochemical process allows for precise control of the structural properties of DBR PSi such as thickness of the porous layer, porosity, and average pore diameter. The number of reflection peak of DBR PSi and its pore size increased as the intensity of electric current increased. This might be a demonstration for the fabrication of specific reflectors or filters.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제8권6호
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• pp.768-773
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• 1995

We describe a manufacturing method and characteristics on components of molten carbonate fuel cell. Cr, Al, AI$_{2}$O$_{3}$, Co, MgO powder were mixed with Ni powder for anode components and NiO was used for cathode electrode. The electrolyte plate consisted of LiAIO$_{2}$ and carbonate (Li$_{2}$CO$_{3}$/K$_{2}$CO$_{3}$=62/38) and these three were manufactured by doctor-blade method. As a result, open circuit voltage was 1.05[VI at Ni-10Cr anode and porosity was above 60[%].

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.49-56
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• 2000

정상상태 회전원판전극(RDE)방법과 유체역학적 요동에 의한 전기화학적(EHD) 임피던스방법을 이용하여 금(Au)회전 원판전극(rotating disk electrode)표면에 형성된 PVC(polyvinyl chloride)피막내 산소확산계수의 온도의존성에 대한 연구를 수행하였다. PVC 피막내에서의 산소확산속도(산소확산계수와 피막두께의 비) $D_f/\delta_f$는 한계전류 대 전극회전각속도의 변화로부터 측정하였고, 확산시간상수(diffusion time constant) $\delta_f^2/D_f$측정된 임피던스 값을 $\ulcorner$비전도성, 다공성 피막을 통한 물질이동$\lrcorner$에 대한 확산방정식으로부터 계산된 값에 피팅(fitting)하여 얻었다. 이 측정된 확산속도와 확산시간상수로부터 상온에서 PVC피막의 두께 $\delta_f$와 피막내에서의 산소확산계수(diffusivity) $D_f$를 각각 결정하였다. 온도가 증가함에 따라 측정된 PVC내에서의 산소확산계수가 용액에서의 산소확산계수 $D_s$보다 더 빠르게 증가하였다. 이는 온도가 증가함에 따라 PVC피막내 공공이 성장하고, 이 공공들이 피막내에서 유효한 확산경로로 작용한다는 것을 의미한다. 본 정상상태 및 유체역학적 요동상태 실험방법을 이용하여 금속표면에 존재하는 비전도성 다공질피막의 두께와 피막내 산소확산계수를 동시에 측정할 수 있었으며, 피막의 다공도를 정량적으로 계산할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.135-141
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• 1998

Fe-Ti계 수소저장합금 전극의 방전특성을 개선하기 위하여 Ni을 첨가한 $TiFe_{1-x}Ni_x$ 합금을 제조하여 방전특성과 열처리 온도에 따른 변화를 조사하였다. 합금의 조성은 x = 0.1에서 0.6까지 0.1 단위씩 변화시킨 6가지 조성을 선택하여 각각에 대한 초기방전용량과 충방전사이클에 따른 용량변화를 조사하였다. 초기방전용량은 Ni의 조성이 클수록 증가하다가 x = 0.6 에서 다시 감소하였으며 Ni의 조성이 증가함에 따라 사이클특성은 전반적으로 매우 악화되었다. 열처리온도가 사이클 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 초기용량이 가장 우수한 $TiFe_{0.5}Ni_{0.5}$ 합금에 대하여 $700{\sim}900^{\circ}C$ 의 온도범위에서 열처리를 시행한 후 방전특성을 조사하였다. 열처리에 의해서 초기용량은 감소되지만 사이클 특성은 현저히 개선되었다. $700{\sim}850^{\circ}C$의 온도범위에서 1시간 열처리한 전극의 경우에 사이클이 진행되면서 방전용량이 크게 회복되었으며, 열처리한 표면조직을 SEM 으로 관찰해 본 결과 이는 충분한 전극강도 및 기공율에 기인한 것으로 생각되었다. $900^{\circ}C$에서 1시간 열처리한 전극은 충분한 기공율을 갖지 못하여 방전특성이 좋지 않음을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권6호
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• pp.289-294
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• 2010

SOFC용 Ni-YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) composite powders를 glycine nitrate process를 이용하여 만들었다. $ZrO(NO_3)_2{\cdot}2H_2O$, $Y(NO_3)_3{\cdot}6H_2O$, $Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$와 glycine을 출발원료로 하였으며 Ni의 부피비를 변화시켜 각기 그들의 소결 및 환원 특성을 알아보았다. Ni과 YSZ 상들이 상호 연결된 균질하게 분포된 다공성 미세구조를 관찰 할 수 있었으며 Ni의 첨가량에 따라 가공률이 민감하게 변화함을 알 수 있었다. 35 vol% 이상의 Ni를 함유한 Ni-YSZ cermet가 SOFC용 전극재료로 사용되는데 필요한 30% 이상의 공극을 갖는 조성임을 알 수 있었다.