Sohyeong Oh;Yoojin Kim;Seungtae Lee;Donggeun Yoo;Kwonpil Park
Korean Chemical Engineering Research
/
v.62
no.1
/
pp.1-6
/
2024
As the demand for hydrogen electric vehicles for commercial vehicles increases, the durability of PEMFCs must increase more than five times that of passenger cars, so research and development to improve durability is urgent. When the PEMFC membrane electrode assembly (MEA) undergoes chemical degradation, the MEA thickness decreases and pinholes occur. In this study, changes in the performance and durability of the MEA were measured while increasing the clamping pressure of the unit cell after open circuit voltage (OCV) holding, an accelerated chemical degradation experiment. As the clamping pressure increased, the resistance of the polymer membrane and the membrane/electrode contact resistance decreased, improving the I-V performance and reducing the hydrogen permeability. As the hydrogen permeability decreased, the OCV increased. When the pinhole area was removed and the MEA clamping pressure was increased, the hydrogen permeability decreased sharply, confirming that the local degradation has a large effect on the performance and durability of the entire cell. When the pinhole was removed and re-clamping and OCV holding was evaluated, it was confirmed that the durability improved according to the decrease in membrane resistance and hydrogen permeability.
Kim, Jun-Han;Lee, Ji-Hyun;Jang, Kyung-Ryong;Shim, Jae-Goo
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.31
no.10
/
pp.883-892
/
2009
We evaluated the degradation properties of various alkanolamine absorbents (MEA, AMP, DEA, and MDEA) having different chemical structures for $CO_2$ capture. The degradation of $CO_2$ absorbent in general was known to be caused by oxygen which is in flue gas and by heat source, respectively. To analyze the effect of $CO_2$ and $O_2$ on degree of degradation, we conducted a variety of experiments at $30^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$ (oxidative degradation) and $130^{\circ}C$ and $150^{\circ}C$ (thermal degradation), respectively. DEA showed the worst property for oxidative degradation in the presence of oxygen among the alkanolamine absorbents. In the case of thermal degradation, the degradation of absorbent was occurred for most of absorbents at $150^{\circ}C$. Among these absorbents, MEA and DEA gave the worst results. As a result, AMP which is a primary amine and having a steric hindrance showed the best result through the degradation test. But, the degradation of absorbent proceeded easily in the case of DEA which is a secondary amine and having 2 OH groups in terminal position. Consequently, we have evaluated the degree of degradation of various absorbents having different chemical structures to give the basic data for the development of alkanolamine absorbent.
Amine can undergo irreversible reactions by $O_{2}$ and high temperature in amine scrubbing process and these phenomena are called "degradation". Degradation causes not only a loss of valuable amine, but also operational problems such as foaming, corrosion and fouling. In this study, using various chemical absorbents(MEA; monoethanolamine, AMP; 2-amino-2-methyl-1-propanol, DAM; 1,8-diamino-p-menthane), we examined the following variable. I) loading ratio of $CO_{2}$ at $50^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$, ii) concentration variation and initial degradation rate constant of absorbent in $CO_{2}$ and $CO_{2}/O_{2}$ system, and iii) effect of degradation by $O_{2}$. The $CO_{2}$ loading of 20 wt% DAM was 400% and 270% higher than that of 20 wt% MEA and AMP at 50, respectively and was the largest the difference of $CO_{2}$ loading between absorption $(50^{\circ}C)$ and regeneration $(120^{\circ}C)$ condition. The initial degradation rate constant of 20 wt% DAM was $2.254{\times}10^{-4}cycle^{-1}$ which was slower than that of MEA $(2.761{\times}10^{-4}cycle^{-1})$ and AMP $(2.461{\times}10^{-4}cycle^{-1})$ in $CO_{2}$ system. Also, it was increased 30% by $O_{2}$ that effects on the degradation by $O_{2}$ was less than 100% increased. these degradation reactions was able to identify by formation of new peak in GC and FT-IR spectrum analysis.
Kim, Young-Sook;Chu, Cheun-Ho;Jeong, Jae-Jin;Ahn, Myung-Won;Na, Il-Chai;Lee, Jeong-Hoon;Park, Kwon-Pil
Korean Chemical Engineering Research
/
v.52
no.2
/
pp.175-181
/
2014
Microbial fuel cells (MFC) were operated with livestock wastes and PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells) MEA (Membrane and Electrode Assembly). OCV of MFC with mixtures of microbial was higher than that of MFC with single microbial. MFC using pig wastes showed highest OCV (540 mV) among cow waste, chicken waste and duck waste. And the power density of MFC using pig waste was $963mW/m^2$. Contamination of MEA with $Na^{2+}$, $Ca^{2+}$, $K^+$ ion and impurities was the one cause for low performance of MFC during operation.
Contamination of ion from cathode air on the membrane and electrode assembly (MEA) is the serious degradation source in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). In this study, concentration of ions in air at industry region, street and seaside were measured. There were comparably high concentration of $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$ and $Fe^{3+}$ in this regions. This paper shows the effects of MEA contamination by these ions generated from humidification water. After 170 hours of fuel cell operation using city water as humidification water, the performance of unit cell decrease to 11% of initial performance. The electrolyte membrane easily absorbed foreign contaminant cations due to the stronger affinity of foreign cations with the sulfonic acid group compared to $H^+$. The contaminant ions existing in the interface between the platinum catalyst and ionomer layer turn out to be the most serious factor to decrease cell performance.
In recent times, starting up polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFC) in sub-zero condition is a great challenge of fuel cell electric vehicle(FCEV). The water produced in a cathode during PEMFCs operate. The water changes into the form of solid/ice in sub-zero temperatures and this makes trouble in PEMFC cells. Voltage of PEMFC drops and cold startup is failed. This paper describes an experimental study on the effect of thermal cycle to degradation of MEA in PEMFC.
Kim, Sang-Kyung;Hyun, Min-Soo;Lee, Byung-Rok;Jung, Doo-Hwan;Peck, Dong-Hyun;Lim, Seong-Yop
Korean Chemical Engineering Research
/
v.49
no.6
/
pp.775-780
/
2011
5-cell DMFC stack was fabricated and operated with the load of 4 A for 4000 hrs. After 4000 hrs operation peak power density of the stack reduced by 27.3%. Two of the five cells did now show performance degradation, the performance of other two was reduced by 40% and the performance of the other decreased by 60%. The amount of performance degradation of each cell by long-term operation did not correlate with the position in the stack. Platinum particle size in the anode catalyst layer of the MEA with the strongest degradation increased and the increase was severer on the position of methanol inlet than on the position of methanol outlet. However, platinum particle size in the cathode catalyst layers did not changed for all the MEA'. Ruthenium crossover from the anode catalyst layer to the cathode catalyst layer through the membrane was observed after 4,000 hrs operation by SEM-EDX and it occurred for all MEA' regardless of the degree of performance degradation. Atomic ratio of ruthenium to platinum in the cathode catalyst layer was the highest in the MEA with the strongest performance degradation.
The impurities in the methanol fuel that is used for direct methanol fuel cell (DMFC) could greatly affect the performance of membrane electrode assemblies (MEA). The most common impurities in the commercial methanol fuel are mainly ethanol, acetone, acetaldehyde, or ammonia. In this study, the effect of impurities in methanol fuel was investigated on the performance of MEA. The MEA for DMFC were prepared using a semi-automatic bar-coating machine, which can prepare the catalyst layer with uniform thickness for MEA. As a result, a single cell supplied with one of the 6 different kinds of methanol fuels showed a significant degradation of the fuel cell performance. The most common impurities in the commercial methanol fuel is mainly ethanol, acetone, acetaldehyde, or ammonia. The effects of the kind and the concentration of impurities in the methanol fuels were investigated on the performance of MEA for DMFC. We will propose the optimum compositions and limit concentration of impurities in methanol fuel for high performance of MEA for DMFC.
Until a recent day, degradation of PEMFC MEA(membrane and electrode assembly) has been studied, separated with membrane degradation and electrode degradation, respectively. But membrane and electrode were degraded coincidentally at real PEMFC operation condition. During simultaneous degradation, there was interaction between membrane degradation and electrode degradation. Hydrogen permeability was used often to measure degradation of electrolyte membrane in PEMFC. In case of hydrogen permeability measured by LSV(Linear Sweep Voltammetry) method, the degradation of electrode decrease the value of hydrogen crossover current due to LSV methode's dependence on electrode active area. In this study hydrogen permeability was measured by gas chromatograph(GC) when membrane and electrode degraded at the same time. It was showed that degradation of electrode did not affect the hydrogen permeability measured by GC because of GC methode's independence on electrode active area.
Recently, much attentions have been paid on the commercialization of PEMFC, especially for the applications of residential and portable. In order to achieve the early commercialization of PEMFC, thee are two hurdles to overcome. One is cost down and the other is improvement of durability of the system components. Numerous companies have tried to reduce the production cost and the main research topics have been changed from performance to durability improvement. In this work, acceleration test were performed to find and evaluate the main reason of degradation of the MEA(membrane-electrode assembly) which is one of the core component of the PEMFC system. Based upon the test results, a way to make durable MEA was suggested. Acceleration tests were made by applying high voltage of 1.2V to the several kinds of single cells to increase the growth of catalyst particles. Cell performance, ac-impedance and electrochemically active area measurements were made atfter every 8 hours of acceleration test. Degradations of catalyst and membrane were examined by SEM, TEM and XRD. Obtained results were discussed in terms of structural stability and loss of catalyt and ionomers in the electrode layer. In addition, the way to make highly durable MEA was suggested.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.