• Macromolecular Research
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• 제10권3호
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• pp.174-177
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• 2002

Proton-conducting hybrid materials composed of silica and Nafion polymer were prepared from the sol-gel synthesis of silica in aqueous Nafion solution. The compositions of hybrid proton conductors were adjusted with the changing ratios of tetraethyl orthosilicate to Nafion. The thermal analysis, FTIR, SEM, and X-ray diffraction studies have proved the formation of Nafion/silica hybrid materials and no remarkable phase separation was observed, which led to an assumption that the macromolecular chain of silica and Nafion was homogeneously interlaned.

• 전기화학회지
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• 제7권4호
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• pp.201-205
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• 2004

본 연구에서는 Pt-Ru 촉매를 $H_2PtCI_6$ 및 $RuCl_3$ 용액을 화학적 환원에 의해 전도성 고분자인 폴리피롤을 중합시킨 Nafion 막위에 직접 침적시켰다 EDS 분석 결과 Pt 및 Ru 촉매는 Ppy/Nafion 표면에 주로 분포하는 것을 알 수 있었다. 또한 폴리피롤이 중합된 Nanon 위에 침적시킨 Pt-Ru 촉매의 메탄올에 대한 전기화학적 산화특성을 CV로 평가하였다. 메탄을 산화 개시 전위는 Ru촉매에 사용이 증가함에 따라 음전위 방향으로 전이되었다. 따라서 폴리피롤이 중합된 Nafion표면에 Pt-Ru촉매를 직접 함침할 수 있었고. 메탄올 산화 특성을 나타내는 전극을 제작할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.433-437
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• 2006

Pt/Nafion self-humidifying membranes for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell(PEMFC) were synthesized via supercritical-impregnation methods. The Nafion 112 membranes were impregnated with Pt(II)$(acetylacetonate)_2$ from a supercritical carbon dioxide $(scCO_2)$ solution at $80^{\circ}C$ and 30MPa. After the impregnation, the pressure decreased slowly by releasing $CO_2$. And the Pt-impregnated Nafion membrane was converted Pt deposited Nafion membrane by reducing agent, sodium borohydride $(NaBH_4)$ with various concentrations under $50^{\circ}C$ and 2 hours. The prepared Pt-impregnated Nafion (Pt/Nafion) composite membrane were investigated by Electron Prove Micro analysis (EPMA) and X-rat Diffraction analysis (XRD) which showed distribution of Pt particle and Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) a which revealed morphology of surface of Pt/Nafion composite membrane. The performance of the Pt/Nafion 112 membranes was examined in PEMFC as aself-humidifyin membranes using purpose-built equipment.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권3호
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• pp.43-48
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• 2002

본 연구는 고분자 전해질 연료전지에 이용하기 위한 membrane electrode assembly를 제조하는데 있어서 핵심소재인 고성능 전극촉매를 개발하기 위한 것이다. 전극 성능에 영향을 미치는 촉매 조성물 중 Nafion용액과 백금 함침량을 변화시켜 I-V특성을 측정하였다. 또한, 연료전지의 운전조건 중 단위전지의 온도에 따른 전극 성능의 변화를 관찰하였다. Nafion 용액이 5 wt%, 백금 함침량이 0.5 mg/$\textrm{cm}^2$의 조성이 될 때, 전극 성능이 가장 우수하였다. Nafion용액의 함량이 증가할수록 전극 성능은 저하하였다. 또한, 단위전지는 온도가 $80^{\circ}C$가 되었을 때, I-V 특성이 가장 우수함을 알 수 있었다. 저전류밀도에서의 성능차이는 거의 없으나, 고전류밀도에서는 온도가 상승됨에 따라 전압값이 향상됨을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제27권1호
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• pp.53-59
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• 2017

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질막의 성능향상을 위하여 sulfonated graphene oxide(sGO)와 Nafion을 이용하여 복합막을 개발하였다. sGO/Nafion 복합막 안의 sGO의 균일한 분산을 위해 각기 다른 용매를 사용한 sGO 분산액과 Nafion 현탁액을 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 물성 및 전기화학적 특성을 평가하기 위해 SEM, FT-IR, 이온 전도도, 이온 교환 용량, 함수율, 열안정성 등을 수행하였다. 연구 결과 ODB와 DMAc 혼합 용매로 sGO를 분산하여 고분자 용액 내에서의 분산도를 향상시켰으며, 이 결과 11 wt%의 낮은 함수율에도 불구하고, $0.06Scm^{-1}$의 기존 연구와 유사한 이온 전도도를 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.421-424
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• 2006

Nafion/Pt/Polypyrrole composite membranes were fabricated by chemical in-situ polymerization of pyrrole monomers with Pt precursors in Nafion matrix for DMFC. We demonstrated that positively charged pyrrolinum groups of polypyrrole particles were co-interacted with sulfonic groups of Nafion as verified by FT-IR results. Mutual interaction between $Nafion-SO_3^-$ (or negatively charged Pt precursors) and Polypyrrole$-NH_2^+$ influenced the physical properties of pristine Nafion. Thermal property proton conductivity, methanol permeability, and cell performance of pristine and modified Nafion were analyzed for an application of DMFC membrane. Thermal stabilities of sulfonic groups and side chains in Nafion/Pt/polypyrrole composite membranes were higher than those of Nafion due to mutual interaction between sulfonic groups of Nafion and pyrrolinum groups of polypyrrole. Methanol permeabilities of Nafion/Pt/Polypyrrole composite were reduced more proton conductivities with the increase in the content of Pt particles. As a result of that, the enhancement of cell performance by Nafion/Pt/Polypyrole O2 relative to Nafion was more pronounced under the specific experimental condition such as high temperature and more concentrated methanol solution.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.201-204
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• 2007

A novel self-humidifying composite membrane for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) at low humidity condition was developed. The $Pt/TiO_2 catalyst particles were synthesized via supercritical impregnation methods. Pt precursor was dissolved in supercritical carbon dioxide and impregnated onto $TiO_2$ particles. Pt precursors were platinum(II) acetylacetonate, Dimethyl(1,5-cyclooctadiene) platinum(II) and we controlled the ratio of Pt to $TiO_2$ The impregnated Pt precursor was converted to $TiO_2$ supported Pt nanoparticle under various reducing conditions. $TiO_2$ catalyst particles were dispersed uniformly into the Nafion solution, and then $Pt/TiO_2/Nafion$composite membrane was prepared using solution-cast method. The size, dispersion and content of the platinum had been characterized with Transmission Electron Micrograph (TEM), X-ray diffract ion (XRD) and Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES). The cell performance with the self-humidifying composite membrane was compared with a recast Nafion membrane under both humidified and dry conditions at 65 $^{\circ}C$.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.24-28
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• 2018

산화환원흐름전지(Redox Flow Battery, RFB)는 대용량 에너지 저장장치로 바나듐 산화환원흐름전지가 대표적인 RFB인데, VRFB는 고가인 점이 문제다. 철-크롬RFB는 저가의 활물질을 사용해 경제적인 점이 장점인데, 성능이 낮은 점이 해결해야할 과제다. 낮은 성능의 한 원인이 활물질의 크로스오버인데, 본 연구에서 철과 크롬 이온의 Nafion 막 크로스오버 및 Nafion 막의 안정성에 대해 실험하였다. 철과 크롬이온의 Nafion 막 투과도는 각각 $5.5{\times}10^{-5}$, $6.0{\times}10^{-5}cm^2/min$ 이었다. Nafion 막에서 바나듐 이온의 투과도 $2.9{\times}10^{-6}cm^2/min$ 보다 18.9~20.7배 높아 철과 크롬 이온의 Nafion 막 크로스오버가 성능 저하의 한 원인임을 보였다. 온도 증가에 따라 크로스오버가 급증(활성화 에너지 38.8 kJ/mol)하므로 낮은 온도에서 구동하는 것이 크로스오버에 의한 성능감소를 저하시키는 방법임을 나타냈다. Nafion막은 3M HCl용액에서 비교적 안정적이었다.

• 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 $0.15\;mg\;cm^{-2}$.