• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.277-282
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• 2010

자동차용 고분자전해질 연료전지의 열화는 시동 또는 정지 시에 'reverse-current condition'이라 불리는 현상에 의해 촉진된다. 연료전지 자동차의 운전 종료 후 장시간동안 주차를 해 두면, 대기 중의 공기가 스택 내로 서서히 유입되어 시간이 경과함에 따라 산소분압이 점차 높아져 궁극적으로는 연료극과 공기극의 유로가 모두 공기로 충진된다. 이때 재시동하면서 연료극으로 수소가 공급되면, 연료극 유로 내에 수소와 공기가 공존하게 되고, 연료극에 공기가 존재하는 부위의 공기극에 1.4 V 이상의 높은 전압이 발생하는데, 이를 reverse-current condition 이라고 하며 공기극의 탄소담지체와 백금 촉매 산화의 원인으로 작용한다. 본 연구에서는 재시동시 스택 내에 존재하는 산소의 농도에 따른 열화 현상을 규명하고자 하였다.

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.223-234
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• 2010

본 총설에서는 캐패시터적인 특성을 가지는 다공성 전극의 전기화학특성 분석에 활용되는 임피던스의 복소캐패시턴스 분석법(complex capacitance analysis)의 이론 및 응용에 대해 정리하였다. 이론적으로 캐패시터적인 특성을 갖는 전기화학시스템에 대해 캐패시턴스허수부 도시를 활용하면 효과적인 해석이 가능함이 제시되었다. 또한, 복소캐패시턴스 분석법은 다공성 탄소 재료/전극의 EDLC 특성, 미세기공 내부의 이온전도 특성, 고분자전해질연료전지의 촉매층 이온저항 등의 분석에 효과적으로 적용될 수 있음이 검증되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.205-215
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• 2024

This study introduced a direct contact heat exchanger to enhance the efficiency of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) systems. According to previous research, 28% of the operating costs of fuel cell systems are attributed to heat exchanger devices, prompting the design of a direct contact heat exchanger to address this issue. Optimal configurations were determined through computational fluid dynamics analysis and experimental device fabrication, and the enhanced heat exchange performance of the heat exchanger was experimentally confirmed. Through this, the contribution of the direct contact heat exchanger to the heat management and efficiency enhancement of PEMFC systems was established.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.311-319
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• 2013

A clear understanding on cell voltage-reversal behavior due to local hydrogen starvation in a stack is of paramount importance to operate the fuel cell vehicle (FCV) stably since it affects significantly the cell performance and durability. In the present study, a novel experimental method to simulate the local cell voltage-reversal behavior caused by local hydrogen starvation, which typically occurs only one or several cells out of several hundred cells in a stack of FCV, has been proposed. Contrary to the conventional method of overall fuel starvation, the present method of local hydrogen starvation caused the local cell voltage-reversal behavior in a stack very well. Degradation of both membrane electrode assembly (i.e., pin-hole formation) and gas diffusion layer due to an excessive exothermic heat under voltage-reversal condition was also observed clearly.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.553-554
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• 2006

This paper presents the effects of different operating parameters on the performance of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell by a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model. The effects of different operating parameters on the performance of PEM fuel cell studied using pure hydrogen on the anode side and air on the cathode side. The various parameters are temperatures, pressures, humidification of the gas steams and various combinations of these parameters. In addition, geometrical and material parameters such as the gas diffusion layer (GDL) thickness and porosity as well as the ratio between the channel width and the land area were investigated.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.336-344
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• 2008

본 연구에서는 Poly(vinyl alcohol) (PVA)을 주쇄부(base polymer)로 하여 화학적 가교를 실시하기 위하여 Poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA)를 첨가하고, 실리카와 술폰산기를 함유한 3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid (THS-PSA)의 함량변화와 열 가교온도 변화를 통하여 직접 메탄을 연료전지(DMFC)에 적용하기 위한 고분자 전해질 막 소재에 관한 연구를 실시하였다. 제조된 막을 Nafion 115와 함께 비교하기 위하여 동일한 조건에서 함수율, 열 중량 분석(TGA), 이온교환용량, 이온전도도 및 메탄올 투과도를 실시하였다. 실험을 통하여 THS-PSA의 함량과 열 가교 온도변화에 따라서 메탄올 투과도가 $10^{-6}$에서 $10^{-8}\;cm^2/s$로 감소된 결과를 얻었으며, 이온전도도는 $10^{-3}$에서 $10^{-2}\;S{\cdot}cm^{-1}$으로 향상되어 Nafion 115보다 우수한 결과를 나타내었다.

• 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.

• Macromolecular Research
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• 제14권1호
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• pp.101-106
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• 2006

The transport of reactant gas, electrons and protons at the three phase interfaces in the catalytic layers of membrane electrode assemblies (MEAs) in proton exchange, membrane fuel cells (PEMFCs) must be optimized to provide efficient transport to and from the electrochemical reactions in the solid polymer electrolyte. The aim of reducing proton transport loss in the catalytic layer by increasing the volume of the conducting medium can be achieved by filling the voids in the layer with small-sized electrolytes, such as dendrimers. Generation 1.5 and 3.5 polyamidoamine (PAMAM) dendrimer electrolytes are well-controlled, nanometer-sized materials with many peripheral ionic exchange, -COOH groups and were used for this purpose in this study. The electrochemically active surface area of the deposited catalyst material was also investigated using cyclic voltammetry, and by analyzing the Pt-H oxidation peak. The performances of the fuel cells with added PAMAM dendrimers were found to be comparable to that of a fuel cell using MEA, although the Pt utilization was reduced by the adsorption of the dendrimers to the catalytic layer.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.42-50
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• 2011

The Montmorillonite (MMT) in the polymer matrix is expected to reduce methanol permeability due to the tortous path formed by dispersed silicate layers. However, the polymer composite membranes containing non-proton conducting inorganic particle tend to show low proton conductivity. To solve this problem, we used an ion exchange method to prepare functionalized MMT with various silane coupling agents. The modified MMT was randomly dispersed in sulfonated poly (arylene ether sulfone) (SPAES) matrix to prepare SPAES/modified MMT composite membranes. The performances of hybrid membranes for DMFCs application were investigated. The SPAES/modified composite membrane showed increased proton conductivity compared with the non-modified MMT composite membrane. However, the methanol permeability of the SPAES/modified membrane was higher than that of the non-modified MMT.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.154-157
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• 2009

Fuel cell is spotlighted as next energy source of future. The fuel of vehicle will be changed from fossil fuel such as gasoline, diesel to hydrogen. Polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) will be used to fuel cell vehicle because of its suitability. PEMFCs need oxygen for cathode. Because PEMFCs in vehicle use air for oxygen, air pollutant will be effect to performance of PEMFC. In this study, we examine a type of filter and pollutant gas how can be effect to performance of fuel cell electric vehicle.