• 제목/요약/키워드: Exchange membrane fuel cell

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금속연료전지에서 이온교환막이 전기전도에 미치는 영향 (The Effect of Ion Exchange Membrane on the Electrical Conduction in Metal Fuel Cell)

  • 김용혁
    • 전기학회논문지
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    • 제59권12호
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    • pp.2235-2239
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    • 2010
  • In this study, The cation exchange membrane and the anion exchange membrane affect in electrical conduction of metal fuel cell was investigated. Magnesium material as anode electrode and the NaCl solution dissolved with 5~15wt% as electrolyte were used for the metal fuel cell. It was found that magnesium slag where flows toward the air electrode was suppressed by using ion exchange membrane. The open circuit voltage variation during discharge has very flat pattern by using ion exchange membrane, but the case which is not the exchange membrane, the open circuit voltage increased according to time. When using the anion exchange membrane, the electric current was higher case of the cation exchange membrane, as a result of higher equivalent conductivity in anion Cl-. The cation exchange membrane was observed with the fact that the output power is excellent in compared with anion exchange membrane.

음이온교환막연료전지용 음이온교환막의 문제점과 해결방안 (Problems and Solutions of Anion Exchange Membranes for Anion Exchange Membrane Fuel Cell (AEMFC))

  • 손태양;김태현;김형준;남상용
    • 공업화학
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    • 제29권5호
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    • pp.489-496
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    • 2018
  • 화학에너지를 전기에너지로 전환하는 친환경 에너지 자원으로 각광받는 연료전지에서 고분자 전해질 연료전지(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)의 비싼 백금촉매 사용, 고온가습조건에서의 전도도 감소 등의 문제로 음이온교환연료전지(anion exchange membrane fuel cell, AEMFC)가 주목을 받고 있다. 음이온교환연료전지는 비백금계 촉매를 사용하고 산소환원반응의 활성화 에너지가 낮아 효율이 더 우수한 장점이 있다. 하지만, 이산화탄소에 노출되어 전극손상, 이온전도도 감소 등의 문제점을 포함하여 여러 가지 해결해야 할 문제점이 있다. 따라서, 본 미니총설은 음이온 교환연료전지의 다양한 문제점을 여러 연구논문을 통해서 해결방안을 제시하고자 한다.

음이온교환막 적용을 위한 이온교환입자의 합성 및 특성평가 (Synthesis and Characterization of Ion Exchange Particles for Application of Anion Exchange Membrane)

  • 이동준;임광섭;류가연;남상용
    • 멤브레인
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    • 제33권3호
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    • pp.137-147
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    • 2023
  • 본 연구에서는 현탁중합을 통해 이온교환입자를 합성하였다. 또한 음이온 교환막을 제조하기 위해 brominated poly(phenylene oxide) (Br-PPO)로 교환막 합성을 진행하였으며, 합성한 이온교환입자를 Br-PPO에 첨가하여 음이온 교환막에 성능을 향상시키고자 하였고, 이를 적용하여 음이온 교환막 연료전지 시스템의 성능 평가를 진행했다. 이온교환입자는 FT-IR, TGA 및 UTM을 통해 구조 분석, 열적 기계적 특성을 평가하였다. Br-PPO는 NMR을 통해 화학적 구조 분석 및 합성여부를 확인하였고, 음이온 교환막 연료 전지 셀 테스트를 진행하기 전 이온전도도와 이온교환용량, 팽윤도 및 수분함수율을 측정해 연구되고 있는 다른 음이온 교환막들과 비교를 통해 성능을 평가했다. 최종적으로 가장 성능이 우수했던 이온교환입자를 0.7 wt%를 첨가한 Br-PPO-TMA- SDV 음이온 교환막을 연료전지 시스템에 도입하여 상용 막인 FAA-3-50과 성능을 비교했다.

이동전원용 직접 붕소 연료전지 개발 (Development of the Direct Borohydride Fuel Cell for Portable Power Source)

  • 양태현;이정우;박진수;이원용;김창수
    • 신재생에너지
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    • 제3권1호
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    • pp.68-74
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    • 2007
  • The fuel cells for portable application are attracted using a liquid fuel such as methanol and chemical hydride solutions. Recently, DBFC [Direct Borohydride Fuel Cell] is a candidate for power of portable electronic devices. In this work, the anion exchange membrane and non-precious catalyst for the DBFC were concerned. Anion-exchange membrane was fabricated by amination of polysulfone followed chloromethylation. Non-precious catalysts such as raney-Ni and Ag were used as an anode and cathode catalyst. The optimum conditions of catalyst slurry mixing and MEA fabrication were developed. The single cell performance using anion exchange membrane and non-precious catalyst was evaluated and the results were compared with cation exchange membrane [Nafion membrane] and precious catalysts.

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고분자 전해질 연료전지의 전해질 막내의 함수율과 성능 예측 (Prediction of Fuel Cell Performance and Water Content in the Membrane of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell)

  • 양장식;최경민;김덕줄
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.151-159
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    • 2006
  • A one-dimensional numerical analysis is carried out to investigate the effects of inlet gas humidities, inlet gas pressures, and thicknesses of membrane on the performance of a proton exchange membrane fuel cell. It is found that the relative humidity of inlet gases at anode and cathode sides has a significant effect on the fuel cell performance. Especially, the desirable fuel cell performance occurs at low relative humidity of the cathode side and at high humidity of the anode side. In addition, an increase in the pressure ranging from 1 atm to 4 atm at the cathode side results in a significant improvement in the fuel cell performance due to the convection effect by a pressure gradient toward the anode side, and with decreasing the thickness of membrane, the fuel cell performance is enhanced reasonably.

고온형 고분자전해질연료전지용 MEA 개발 및 응용 (Development and Application of High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

  • 임태훈;김형준
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.439-445
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    • 2007
  • Proton exchange membrane Fuel Cells(PEMFCs) have been spotlighted because of their broad potential application for potable electrical devices, automobiles and residential usages. However, their utilization is limited to low temperature operation due to the electrolyte dehydration at high temperature. High temperature PEMFC operation offers high CO tolerance and easy water management. This review presents development of high temperature($120{\sim}200^{\circ}C$) PEMFC. Especially, PEMFC which is based on acid-doped PBI membrane is discussed.

화학적 가교를 이용한 Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxde)계 음이온 교환막의 제조 및 알칼리 연료전지용 특성평가 (Development of Anion Exchange Membrane based on Crosslinked Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) for Alkaline Fuel Cell Application)

  • 성승화;이보련;최욱;김태현
    • 멤브레인
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    • 제29권3호
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    • pp.173-182
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    • 2019
  • 화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

비선형 동특성 모델을 통한 전해막 습증기 함유도 특성 예측 (Prediction of Membrane Water Content Characteristics through Dynamic Nonlinear Model)

  • 이찬희;김영현;유상석
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권6호
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    • pp.497-505
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    • 2021
  • Water management is essential to improve the performance of proton exchange membrane fuel cells. This study targets to understand the characteristics of water concentration in proton exchange membrane fuel cells at a dynamic load variable environment. The fuel cell model was developed to simulate nonlinear water transport in membrane by the MATLAB/Simulink® (MathWorks, Natick, MA, USA) platform, and it calculates water content in membrane, ionic conductivity, and predicts fuel cell performance through one-dimensional analysis.

소형 모듈 스택을 이용한 가정용 연료전지 성능의 실험적 고찰 (An Experimental Study of Short Stack on the Performance of the Proton Exchange Membrane Fuel Cell for the Residential Power generation)

  • 최원석;김용모;유상석;이영덕;홍동진;안국영
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.21-24
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    • 2008
  • Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is an attractive candidate for residential power generator due to fast start-up and stop, high efficiency, low emission, and high power density. In this study, we employ short module stack to understand the performance of the unit cell of the stack in terms of operating temperatures. To simulate the practical fuel cell stack of residential power generator, the structure and active area of the short module stack is kept the same as that of the practical fuel cell. The results shows that the electric potential of short module stack is different from the number of cells times the potential of unit cell because of cell-to-cell variation.

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상대습도 변화에 따른 PEM Fuel Cell 내에서의 플러딩에 관한 실험적 연구 (Experimental studies on Flooding in the PEM Fuel Cell at various RH)

  • 김경록;한성호;안득균;최영돈
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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    • pp.2385-2389
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    • 2008
  • This is the experimental research that tries to explain a variety of RH is how to affect the cell performance and the flooding phenomenon of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). A value of PH changes to 0%, 50% and 90% as its variation, either stoichiometric flow rate changes to 1.5, 2 and 4. Into the comparison between theoretical and experimental value, this study analyzes that a variety of PH is how 10 affect flooding in the cathode of the proton exchange membrane fuel cell. The effect of air stoichiometry, air humidity and different flow fields are also discussed in this paper This study has accomplished the measurement of performance as the variety of RH in the cathode of proton exchange membrane fuel cell, moreover it has recorded the visualization of flooding in the cathode with a high-speed micro camera.

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