• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.333-338
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• 2021

대형 상용차용 PEMFC 스택 내구성은 승용차용보다 5배 이상 되어야 한다. 승용차용 PEMFC 고분자막의 화학적 가속 내구성 평가(AST)를 대형 상용차용에 그대로 적용하면 AST 시간이 2,500시간 이상이 되는 문제점이 있다. DOE(Department of Energy)의 AST 시간을 단축시키기 위해 Cathode 가스로 공기대신 산소를 사용하여 고분자막의 화학적 내구성을 평가하였다. 본 연구에서는 Nafion XL을 고분자막으로 사용해 OCV, 90 ℃, RH 30%, H₂ (Anode), 공기 또는 산소조건으로 가속 내구성을 평가하였다. DOE 내구 목표 기준 중 Short 저항 감소가 제일 빨리 나타났다. 공기대신 산소를 사용함으로써 전극 열화의 영향을 적게 받으면서, 고분자막의 열화 속도를 가속화시켜 고분자막 내구성 평가시간을 절반 이하로 단축시켰다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.399-402
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• 2006

현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 $80^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 $100^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 $ZrO_2$나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 $61{\mu}m$ 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제22권4호
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• pp.265-271
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• 2012

다이아미노벤지딘(diaminobenzidine, DAB)과 이소프탈산(isophtalic acid, IPAc)으로부터 폴리벤지미다졸(PBI)을 합성한 후 이온교환기의 도입에 의해 양이온교환막을 제작하였다. 제조한 폴리벤지미다졸(PBI)의 FT-IR분석으로부터 시판의 PBI와 같은 피크를 보임을 확인하였다. 양이온교환기를 도입하지 않은 PBI 필름의 이온 전도도는 $0.1{\sim}0.9{\times}10^{-2}$ S/cm를 나타냈다. 이온교환기를 도입하여 제작한 SPBI 양이온교환막의 이온전도도는 $3.7{\sim}4.7{\times}10^{-2}$ S/cm을 보였고, Nafion117의 $2.0{\times}10^{-2}$ S/cm보다 높은 값을 보였다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2005년도 수소연료전지공동심포지움 2005논문집
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• pp.79-82
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• 2005

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2002년도 연료전지심포지움 2002논문집
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• pp.223-226
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• 2002

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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• pp.121-123
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• 2004

Sulfonamide moiety, RNSO$_2$, has been studied as biologically active compounds such as antibacterials.$^1$ Bissulfonylimide group,-SO$_2$NHSO$_2$-, has been introduced to the side chain of Nafion$^{(R)}$ to be the base moiety for an acid doping.$^2$However, to the best of our knowledge, there has been no report on SULFAMIDE ACID(Scheme 1), one of the sulfonic acid derivatives.(omitted)d)

• 폴리머
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• 제35권4호
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• pp.296-301
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• 2011

본 연구는 고내구성을 가진 고분자 전해질막을 제조하는 것으로 연료전지에 적용하기 위하여 poly(vinyl alcohol)을 주사슬부로 하여 poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA)를 다공성 polyethylene(PE) 막에 함침시켜 막을 제조하였다. 제조된 막을 함수율, 접촉각, FTIR, 이온교환용량, 이온전도도 메탄올 투과도 열 중량분석, 탄성계수 등의 측정을 통해 친수성 고분자가 함침된 막의 특성평가를 실시하였다. 접촉각 측정과 FTIR 분석을 통해 PE 막에 함침된 막에서의 친수성기의 존재를 확인하였다. PSSA-MA의 함량이 10 wt% 함침된 막의 경우, 이온교환 용량은 Nafion 115의 0.91보다 향상된 1.2 meq./g dry membrane을 얻었다. 또한 탄성계수의 경우 PE 막에 비하여 3~3.6 배 높은 강도를 나타내었으며, 함수율과 메탄올 투과 실험을 통해 PSSA-MA의 함량이 늘어남에 따라 높은 치수안정성과 낮은 메탄올 투과결과를 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.129-135
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• 1996

전해질로써 $Nafion^{(R)}$과 같은 고체고분자막과 수소/산소 가스가 계면을 형성할 경우의 전압전류특성을 측정하였다. 사용된 가스는 수소와 산소의 조성비를 달리하여 혼합한후 공급하였다. 사용된 전극은 상업용 탄소 기체 확산 전극을 이용하였으며 전극의 분산된 촉매와 전해질과의 접촉을 용이하게 하기위해 5% $Nafion^{(R)}$을 발라주었다. 직류전원 공급장치를 이용하여 산화 전극과 환원 전극에 걸어주는 전압을 조정하였다. 전압전류의 분석결과로부터 에너지효율은 수소/산소혼합물의 수소농도에 예민하게 의존함을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.714-717
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• 2007

In this study, a novel actuator was developed by employing the newly-synthesized ionic networking membrane (INM) of poly (styrene-alt-maleic anhydride) (PSMAn)-incorporated poly (vinylidene fluoride) (PVDF). Based on the same original membrane, various samples of INM actuator were prepared through different reduction times with the electroless-plating technique. The as-prepared INM actuators were tested in terms of surface resistance, platinum morphology, resonance frequency, tip displacement, current and blocked force, and their performance was compared to that of the widely-used traditional Nafion actuator. Scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) revealed that much smaller and more uniform platinum particles were formed on the surfaces of the INM actuators as well as within their polymer matrix. Although excellent harmonic response was observed for the newly-developed INM actuators, this was found to be sensitive to the applied reduction times during the fabrication. The mechanical displacement of the INM actuator fabricated after optimum reduction times was much larger than that of its Nafion counterpart of comparable thickness under the stimulus of constant and alternating current voltage.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권12호
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• pp.2271-2278
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• 2007

Electron transfer of a redox protein at a bare gold electrode is too slow to observe the redox peaks. A novel Nafion-riboflavin functional membrane was constructed during this study and electron transfer of cytochrome c, superoxide dismutase, and hemoglobin were carried out on the functional membrane-modified gold electrode with good stability and repeatability. The immobilized protein-modified electrodes showed quasireversible electrochemical redox behaviors with formal potentials of 0.150, 0.175, and 0.202 V versus Ag/AgCl for the cytochrome c, superoxide dismutase and hemoglobin, respectively. Whole experiment was carried out in the 50 mM MOPS buffer solution with pH 6.0 at 25 oC. For the immobilized protein, the cathodic transfer coefficients were 0.67, 0.68 and 0.67 and electron transfer-rate constants were evaluated to be 2.25, 2.23 and 2.5 s?1, respectively. Hydrogen peroxide concentration was measured by the peroxidase activity of hemoglobin and our experiment revealed that the enzyme was fully functional while immobilized on the Nafion-riboflavin membrane.