• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.597-601
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• 2006

고분자 전해질 연료전지에서 산소라디칼(OH, $HO_2$)에 의한 나피온 고분자막의 열화를 연구하였다. 산소라디칼 형성을 위해 과산화수소(10-30％)와 황산암모늄철(1-4ppm)을 이용해 Fenton 용액을 제조하고, $80^{\circ}C$에서 막을 일정 시간 열화 하여 막의 특성 변화를 측정하였다. 열화 후 고분자 막의 C-F, S-O, C-O 결합이 산소 라디칼의 공격으로 끊어짐을 보였다. C-F 결합의 끊어짐으로 인해 막의 기계적 강도가 감소하고 pinhole이 발생했으며 이로 인해 수소가 막을 통과하는 양이 증가하였다. S-O와 C-O결합의 파괴로 전해질 막의 이온교환능력(IEC)이 감소함을 보였다. 30％ $H_2O_2$에 4 ppm $Fe^{2+}$이 첨가된 용액에서 48시간 열화시킨 막을 이용해 단위전지 성능을 측정한 결과 정상적인 막 성능의 약 1/2로 감소했다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.141-145
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• 2016

고분자전해질막은 전극 이외에 전기 화학 연료전지의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 고분자전해질막은 가스나 양성자 등의 작은 분자를 선택적으로 수송해야 한다. 고분자전해질막을 투과한 가스는 급속히 전기 화학적 환원을 발생시켜 음극 촉매의 열화를 유발하기 때문에 수소 장벽으로 작동해야 하며 가능한 한 빨리 양성자를 이동시켜야 한다. 지금까지 고분자전해질막의 수소 기체 투과도를 측정하는데 한정된 방법(예 : Constant volume/variable pressure (Time-lag)법)을 사용했다. 그러나 측정의 대부분은 고분자전해질막은 건조된 진공 하에서 이루어진다. 그렇지 않으면 얻어진 수소 투과도는 측정 오차가 커지는 원인이 되기 쉽다. 이 연구에서는 일반적으로 고분자전해질막으로 사용되는 Nafion212의 수소 가스 투과 특성을 온도와 습도가 동시에 제어되는 in-situ 측정 시스템을 이용하여 평가하였다.

• Advances in Energy Research
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• 제2권1호
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• pp.21-31
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• 2014

The use of a microporous membrane along with Au/C catalyst for direct glycerol alkaline fuel cell was investigated. In comparison with Nafion 112, the microporous Celgard 3401 membrane provides a better cell performance due to the lower ionic resistance as confirmed by impedance spectra. The single cell using Au/C as anode catalyst prepared by using PVA protection techniques provided a higher maximum power density than the single cell with commercial PtRu/C at $18.65mW\;cm^{-2}$ The short-term current decay studies show a better stability of Au/C single cell. The higher activity of Au/C over PtRu/C was owing to the lower activation loss of Awe. The magnitude of current decay indicates a low problem of glycerol crossover from anode to cathode side. The similar performance of single cell with and without humudification at cathode points out an adequate transport of water through the microporous membrane.

• 한국세라믹학회지
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• 제29권8호
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• pp.587-592
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• 1992

Sheets of SiC-SiC whisker maxed matrix were prepared from the mixed slurry of SiC whisker and SiC matrix by the rolling method. With the increase of SiC whisker, the pore size, the porosity and the phosphoric acid absorbency of the matrix were increased, while the bubble pressure was decreased. The activation energy for the transfer of H+ ion was decreased with the increase of mixing ratio of SiC whisker to the SiC matrix from the measurement of hydrogen ion conductivity. The activation energy was evaluated as 0.25 eV when the mixing ratio of SiC whisker to the SiC matrix was 1 : 2 and the activation energy was 0.16 eV for the 2 : 1 matrix. It means that SiC whisker matrix contributes to attain a better microstructure for the diffusion of hydrogen ion. From the measurement of single cell performance of matrix with various mixing ratio, it is concluded that if SiC-SiC whisker maxed matrix has a sufficient bubble pressure to prevent the crossover of H2 gas, the current density of a fuel cell is increased with the increase of acid absorbency of the matrix. Current density was improved from 140 mA/$\textrm{cm}^2$ for 0.25 mm thickness of matrix to 170 mA/$\textrm{cm}^2$ for the 0.20 mm one at 700 mV.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.123-127
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• 2016

메탄올 연료전지는 수소의 제조, 저장 및 운반에 대한 기술적, 재정적 문제로 인해 개발이 촉발되어 에너지밀도가 높은 연료라는 장점으로 포름산 연료전지에 비해 활발히 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 포름산 연료전지에 대해서도 전극촉매를 비롯한 핵심부품의 개발 및 연료의 물질전달 특성 등에 대한 연구가 지속적으로 수행되면서 액체 연료전지로써 보다 적합한 연료가 무엇인가에 대해서 실질적인 비교분석이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 포름산과 메탄올 연료전지에 대하여 전극촉매, 연료 확산, 크로스오버, 물 관리, 효율, 시스템 구성 측면에서 연구개발 동향을 소개하며 향후 전망에 대해서 고찰하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.107-114
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• 2017

고분자전해질 연료전지(PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell)는 일산화탄소(CO)나 황화수소($H_2S$)가 포함된 연료가 주입될 경우 성능이 저하된다. 일반적으로 멀캅탄 계열의 부취제가 첨가된 탄화수소를 개질하여 생성된 수소에는 미량의 황화수소가 포함되어 있다. 본 연구에서는 황화수소를 수소에 첨가하여 anode에 주입하였을 경우에 연료전지 성능에 미치는 영향을 파악하고, 3가지 다른 회복방법인 순수 수소 주입법, 전위 순환법과 물 순환법을 적용한 경우의 회복률을 비교하여 보았다. PEMFC의 성능은 전기화학적 방법인 polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)와 cyclic voltammetry (CV)를 사용하여 분석하였다. 피독에 대한 회복방법인 순수 수소 주입법과 전위 순환법을 사용한 경우에는 회복률이 적었고, 물 순환법을 사용한 경우에는 초기에 대비하여 약 95% 이상 성능이 회복된 것을 확인하였다. 직접적으로 피독에 노출된 anode에 물을 흘린 경우의 성능회복률이 높았으며, cathode에 흘린 경우에도 물의 crossover에 의한 효과로 전위 순환법보다 우수한 회복률을 보였다. 이러한 연구결과로부터 황화수소 피독에 대한 회복기법을 구축함으로서 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있고, 불순물이 미량 함유된 저가 수소의 사용을 가능하게 함으로서 연료전지 보급에도 기여할 수 있을 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.170-179
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• 2005

Electrolyte loss is considered as one of the major obstacles limiting the life time of molten carbonate fuel cells (MCFCs). Unit cells with an effective area of 100 $cm^2$ were prepared and were operated to determine the optimum matrix thickness which contains the maximum amount of electrolyte without serious preformance loss caused by high resistance. Matrices with different thickness, 1.45, 1.8, and 2.3 mm, were used in unit cells and those cells were operared about 5000, 10000, and 4000 hrs. The unit cell used 1.8 mm thick matrix showed 0.85 V (at 150 mA/$cm^2$) as the intial performance and this cell voltage is not lower than the cell voltage obtained in the cell with 1 mm thick matrix. This cell was operated for 10000 hrs. The cell used 1.45 mm thick matrices showed 16.6 % in the electrolyte loss after 5000 hr operation. In the case of the cell with 2.3 mm thick matrix, the initial cell voltage was below 0.80 V (at 150 mA/$cm^2$). For thermal cycle test, the gas crossover amount of unit cell used 1.8 mm thick matrix was much less than that of the cell with 1.0 mm thick matrix.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.243-249
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• 2012

A lightweight 200W direct methanol fuel cell (DMFC) stack is designed and fabricated to power a small scale Unmanned Aerial Vehicle (UAV). The DMFC stack consists of 33-cells in which membrane-electrode assemblies (MEAs) having an active area of 88 $cm^2$ are sandwiched with lightweight composite bipolar plates. The total stack weight is around 3.485 kg and stack performance is tested under various methanol feed concentrations. The DMFC stack delivers a maximum power of 248 W at 13.2 V and $71.3^{\circ}C$ under methanol feed concentration of 1.2 M. In addition, the voltage of individual cell in the 33-cell stack is measured at various current levels to ensure the stability of DMFC stack operations. The cell voltage distribution data exhibit the maximum cell voltage deviation of 28 mV at 15 A and hence the uniformity of cell voltages is acceptable. These results clearly demonstrate that DMFC technology becomes a potential candidate for small-scale UAV applications.

• 대한약침학회지
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• 제18권2호
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• pp.7-18
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• 2015

Objectives: Lawsone (1,4 naphthoquinone) is a non redox cycling compound that can be catalyzed by DT diaphorase (DTD) into 1,2,4-trihydroxynaphthalene (THN), which can generate reactive oxygen species by auto oxidation. The purpose of this study was to evaluate the toxicity of the phytomarker 1,4 naphthoquinone and its metabolite THN by using the molecular docking program AutoDock 4. Methods: The 3D structure of ligands such as hydrogen peroxide ($H_2O_2$), nitric oxide synthase (NOS), catalase (CAT), glutathione (GSH), glutathione reductase (GR), glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate hydrogen (NADPH) were drawn using hyperchem drawing tools and minimizing the energy of all pdb files with the help of hyperchem by $MM^+$ followed by a semi-empirical (PM3) method. The docking process was studied with ligand molecules to identify suitable dockings at protein binding sites through annealing and genetic simulation algorithms. The program auto dock tools (ADT) was released as an extension suite to the python molecular viewer used to prepare proteins and ligands. Grids centered on active sites were obtained with spacings of $54{\times}55{\times}56$, and a grid spacing of 0.503 was calculated. Comparisons of Global and Local Search Methods in Drug Docking were adopted to determine parameters; a maximum number of 250,000 energy evaluations, a maximum number of generations of 27,000, and mutation and crossover rates of 0.02 and 0.8 were used. The number of docking runs was set to 10. Results: Lawsone and THN can be considered to efficiently bind with NOS, CAT, GSH, GR, G6PDH and NADPH, which has been confirmed through hydrogen bond affinity with the respective amino acids. Conclusion: Naphthoquinone derivatives of lawsone, which can be metabolized into THN by a catalyst DTD, were examined. Lawsone and THN were found to be identically potent molecules for their affinities for selected proteins.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.778-782
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• 2012

최근까지 대부분의 PEMFC MEA (Membrane and Electrode Assembly) 열화 연구는 전극과 전해질막 각각 분리되어 연구되었다. 그런데 실재 PEMFC 운전조건에서는 전극과 막은 동시에 열화된다. 그래서 본 연구에서는 전극과 막열화가 동시에 일어나는 조건에서 열화 가속시험을 하였다. 실험결과 전극과 막 열화가 서로 상호작용함을 보였다. 막열화는 촉매의 활성면적 감소폭을 줄였고, 전극열화는 막의 수소투과 전류와 불소유출속도(FER) 증가폭을 감소시켰다.