• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.36-42
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• 2005

2실 구조의 바이폴라막 전기투석(EDBM) 공정을 이용하여 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 황산암모늄 농도가 20 wt%인 용액에 대해 전류밀도 및 농축조에서의 황산 농도를 변화시켜 가면서 전기투석을 실시하였다. 전류밀도를 $25{\sim}100\;mA/cm^2$의 범위에서 운전한 결과 전류밀도가 증가할수록 전류효율은 증가하였다. 그러나 농축조의 황산이 음이온교환막을 통해 희석조로 확산됨으로써 일반적인 탈염용 전기투석 공정에 비해 효율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 농축조의 황산농도가 증가할수록 음이온교환막에서 황산의 확산속도가 증가하여 전류효율은 급격히 감소하였다. 한편 전류밀도가 증가할수록 스택의 전기저항은 감소하였는데 이는 바이폴라막의 전이영역에서 높은 전기장하에서 물이 분해되면서 발생하는 주울열에 기인하는 것으로 해석된다. 실험 결과 2실 구조의 EDBM 공정을 통해 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 생산하기 위해서는 전류효율과 전기저항 측면에서 높은 전류밀도로 운전하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 실제 공정에 적용되기 위해서는 전류효율을 높이면서 농축조의 황산농도를 높일 수 있는 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국가스학회지
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• 제11권1호
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• pp.51-54
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• 2007

78개 셀의 전극유효 면적이 $295cm^{2}$인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 스택의 운전특성과 CO 피독에 대한 영향을 조사하였다. 전류밀도 $325mA/cm^{2}$에서 출력 5.4kW를 6시간 유지시키는 동안 셀들의 전압편차는 2.3%로 매우 안정함을 보였다. 개질과정의 부산물로 생성되는 CO는 PEHFC의 성능에 중요한 영향을 끼치는 스택의 주 오염물질중의 하나이다. 시간에 따른 연속적인 CO 피독 실험(5-20ppm)은 스택의 피독과 재생과정의 route를 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.1-81.1
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• 2011

High temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) has been regarded as a promising clean energy sources. In this study, a quasi-three-dimensional dynamic model of HT-PEMFC has been developed and the local dynamic characteristics are investigated. The model has the geometrical simplification of 2+1D reduction (quasi-3D). The one-dimensional model consists of nine control volumes in cross-sectional direction to solve the energy conservation and the species conservation equations. Then, the one-dimensional model is discretized into 25 local sections along the gas flow direction to account for gas and thermal transport in channels. With this discretization, the local characteristics of HT-PEMFC such as species conservation, temperature, and current density can be captured. In order to study the basic characteristics of HT-PEMFC, it is important to investigate the local dynamic characteristics. Thus, the model is simulated at various operating conditions and the local dynamic characteristics related to them are observed. The model is useful to investigate the distribution of HT-PEMFC characteristics and the physical phenomena in HT-PEMFC.

• 디지털융복합연구
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• 제19권5호
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• pp.279-284
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• 2021

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 (3-D computational fluid dynamics, CFD)을 이용하여 고체고분자전해질형연료전지 (proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)의 기체유로에 대한 성능에 관한 전산모사를 실시하였다. 또한 이 전산모사를 통하여 유체의 농도와 압력분포, 그리고 전류밀도의 분포 등 각종 분포에 관하여 연구를 진행하였다. 본 논문에서는 단일유로와 5개의 유로를 비교분석 하였다. 그 결과 5개의 유로가 단일유로에 비하여 각종 분포들이 균일하였고, 성능 또한 월등하였다. 특히 단일유로에서는 물질전달에의한 성능저하 영역에서 매우 낮은 성능을 확인할 수 있었고 반면 5개의 유로에서는 이 부분을 극복하여 보다 높은 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권2호
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• pp.159-165
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• 2016

The hydrogen has been recognized as a clean, nonpolluting and unlimited energy source that can solve fossil fuel depletion and environmental pollution problems at the same time. Water electrolysis has been the most attractive technology in a way to produce hydrogen because it does not emit any pollutants compared to other method such as natural gas steam reforming and coal gasification etc. In order to improve efficiency and durability of the water electrolysis, comprehensive studies for highly active and stable electrocatalysts have been performed. The platinum group metal (PGM; Pt, Ru, Pd, Rh, etc.) electrocatalysts indicated a higher activity and stability compared with other transition metals in harsh condition such as acid solution. It is necessary to develop inexpensive non-noble metal catalysts such as transition metal oxides because the PGM catalysts is expensive materials with insufficient it's reserves. The optimization of operating parameter and the components is also important factor to develop an efficient water electrolysis cell. In this study, we optimized the operating parameter and components such as the type of AEM and density of gas diffusion layer (GDL) and the temperature/concentration of the electrolyte solution for the anion exchange membrane water electrolysis cell (AEMWEC) with the transition metal oxide alloy anode and cathode electrocatalysts. The maximum current density was $345.8mA/cm^2$ with parameter and component optimization.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.412-419
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• 2023

Anion exchange membrane electrolysis is considered a promising next-generation hydrogen production technology that can produce low-cost, clean hydrogen. However, anion exchange membrane electrolysis technology is in its early stages of development and requires intensive research on electrodes, which are a key component of the catalyst-system interface. In this study, we optimized the pressure conditions of the hot-pressing process to manufacture cobalt oxide electrodes for the development of a high uniformity and high adhesion electrode production process for the oxygen evolution reaction. As the pressure increased, the reduction of pores within the electrode and increased densification of catalytic particles led to the formation of a uniform electrode surface. The cobalt oxide electrode optimized for pressure conditions exhibited improved catalytic activity and durability. The optimized electrode was used as the anode in an AEMWE single cell, exhibiting a current density of 1.53 A cm^-2 at a cell voltage of 1.85 V. In a durability test conducted for 100 h at a constant current density of 500 mA cm^-2, it demonstrated excellent durability with a low degradation rate of 15.9 mV kh^-1, maintaining 99% of its initial performance.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권1호
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• pp.99-107
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• 2002

Recently all kinds of structural materials are subjected to the severe corrosive environment. Especially corrosion problems of heat exchanger such as galvanic corrosion, erosion and cavitation raised by both contaminated solution and high velocity of fluid to increase cooling effect of heat exchanger have been frequently reported in these days. In this study two kinds of sheet materials and five kinds of tube materials are used for galvanic corrosion characteristics and their corrosion current density calculation. The tube materials having the most galvanic corrosion resistance between tube and sheet of heat exchanger were Al Brass(68700) and Al Brass(C6872TS) and although Ti tube predominantly indicated the highest individual corrosion resistance among those five tube materials. it appeared that Ti tube can be allowed as sheet materials to get galvanic corrosion easily. However it is considered that Cu-Ni tube materials is not only easy to produce galvanic corrosion significantly between tube and sheet regardless of kinds of sheet materials but also is appeared considerably its own high corrosion current density

• Korean Membrane Journal
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• 제10권1호
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• pp.46-52
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• 2008

Optimization of ionomer solution was conducted in order to improve the performance of MEAs in PEMPC. The interface between membrane and electrodes in MEAs is crucial region determining fuel cell performance as well as ORR reaction at cathode. Through the modification of Nafion ionomer content at the interface between membrane and electrodes, an optimal content was obtained with Nafion 115 membranes. Two times higher current density was obtained with the outer Nafion sprayed MEA compared with the non-sprayed one. In addition, the symmetrical impedance spectroscopy mode (SM) exhibited that the resistances of membrane area, proton hydration, and charge transfer decreased as the outer Nafion is sprayed. From the polarization curves and SM, the highest current density and the lowest resistance was obtained at the outer ionomer content of $0.15\;mg\;cm^{-2}$.

• 청정기술
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• 제10권1호
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• pp.9-17
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• 2004

수소이온 교환 막을 가진 직접 메탄올 연료전지(DMFC)는 기존의 전력원에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 직접메탄올 연료전지는 메탄올 crossover, 음극의 과전압, limiting current density 등 해결해야할 문제들이 있다. 직접메탄올 연료전지의 물리화학적 현상은 여러 편미분방정식들로 표현 가능하다. 본 연구에서는 이러한 편미분방정식을 풀기위해 FEMLAB를 이용하였다. FEMLAB은 PDE를 기초로 문제를 정의하고 1, 2, 3D, 비선형, 그리고 시간의 함수 형태의 편미분방정식들로 정의된 시스템을 전산모사하기위해 디자인되었다. 시스템의 메탄올 농도 분포를 알아보기 위해 촉매층에서 전기화학적반응식으로 Tafel식을 적용하여 전산모사를 수행하였다. 전산모사를 통해 음극의 촉매층에서 메탄올 농도의 급격한 감소는 직접 메탄올 연료전지의 성능저해의 요인임을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제31권4호
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• pp.262-267
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• 2021

메타바나듐산 암모늄으로 제조한 전해액과 양이온교환막인 Nafion117을 활용하는 바나듐 레독스 흐름 전지(vanadium redox flow battery, VRFB)의 전기화학적 성능을 평가하였다. VRFB의 전기화학적 성능은 전류밀도 60 mA/cm²에서 측정하였다. 메타바나듐산 암모늄으로 제조된 전해액을 사용한 VRFB의 평균 전류효율은 94.9%, 평균 전압효율은 82.2%, 평균 에너지효율은 78.0%를 보였다. 그리고 메타바나듐산 암모늄으로 제조된 전해액을 사용한 VRFB의 각 효율은 바나딜 설페이트(VOSO₄)로 제조된 전해액을 사용한 VRFB의 각 효율과 비교하여 거의 동등한 값을 갖는다는 것을 확인하였다.