• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.153-156
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• 2012

본 논문에서는 연료전지의 성능향상 및 신뢰성 확보를 위한 연료전지 최적화 및 탑재화 연구를 수행하였다. 고분자 전해질막 연료전지의 성능 향상을 위한 실험은 연료전지에 부하를 걸어 발생되는 전류와 전압을 측정하여, 상용 연료전지 데이터와 비교 분석하였다. 이를 바탕으로 무인항공기 연료전지 탑재상태에서의 최적화를 위한 제어기를 제작하고, 제어 알고리즘 구성을 통해 연료전지를 탑재한 무인항공기의 최적의 성능유지를 위한 연구를 수행하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.173-180
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• 2009

DMFC (Direct Methanol Fuel Cell)용의 새로운 고분자 전해질 멤브레인을 개발하기 위하여 스티렌 단량체를 poly(tetrafluoroethylene perfluoropropyl vinyl ether) (PFA) 필름에 그라프트 중합 반응시킨 후에 술폰화 반응을 진행하였다. $\Upsilon$-ray를 이용하여 방사선 그라프트 중합 반응시킨 방사선 그라프트 필름의 술폰화 반응은 chlorosulfonic acid/dichloroethane (5 v/v%) 혼합 용액에서 진행하였다. PFA 그라프트 폴리스티렌 멤브레인 (PFA-g-PSSA)의 화학적, 물리적, 전기화학적 및 형태의 특성은 푸리에 변환 적외선 분광기 (FTIR), 이온전도도 측정기 및 주사전자현미경 (SEM)으로 분석하고 함수율과 메탄올 투과도도 측정하였다. PFA-g-PSSA 멤브레인으로 제작한 MEA의 단위전지 성능을 평가하였고, 전지의 셀 저항은 임피던스 분석 장치를 이용하여 측정하였다. PFA-g-PSSA 멤브레인으로 제조한 MEA는 Nafion 112로 제조한 MEA보다 우수한 DMFC 성능을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.438-442
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• 2006

The degradation of Nafion membrane by hydrogen peroxide was investigated in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Degradation tests were carried out in a solution of $10{\sim}30%$ hydrogen peroxide containing 4ppm $Fe^{2+}$ ion which is well known as Fenton's reagent at $80^{\circ}C$ for 48hr. Characterization of degraded membranes were examined through the IR, Water-uptake, Ion exchange capacity, mechanical strength and $H_2$ permeability. After degradation, C-F, S-O and C-O chemical bonds of membrane were broken by radical formed by $H_2O_2$ decomposition. Breaking of C-F bond which is the membrane backbone reduced the mechanical strength of Nafion membrane and hence induced pinholes, resulting in increase of $H_2$ crossover through the membrane. Also the decomposition of C-O and S-O, side chain and terminal bond of membrane, decreased the ion exchange capacity of the membrane.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권4호
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• pp.192-196
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• 2008

The generation of high purity hydrogen from reformed hydrocarbon fuels, or syngas, is essential for efficient operation of the fuel cell (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). Usually, major components of reformed gas are $H_2$, CO, $CO_2$ and $H_2O$. Especially a major component, CO poisons the electrode of fuel cells. The water gas shifter (WGS) that shifts CO to $CO_2$ and simultaneously produces $H_2$, was developed to a two stage catalytic conversion process involving a high temperature shifter (HTS) and a low temperature shifter (LTS). Also, experiments were carried out to reduce the carbon monoxide up to $3{\sim}4%$ in the HTS and lower than 5,000 ppm via the LTS.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.169-171
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• 2007

A breaking layer was introduced to conventional decal transfer method in membrane electrolyte assembly fabrication for high catalyst transfer ratio. In this study, the modified decal transfer method with high catalyst transfer ratio was introduced and its performance is studied. The structural features of electrodes made by decal method were investigated using scanning electron microscopy and current-voltage polarization measurement.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권6호
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• pp.1577-1582
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• 2010

A 20 wt % Pt/C is fabricated and characterized for use as the cathode catalyst in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). By using the polyol method, the fabrication process is optimized by modifying the carbon addition sequence and precursor mixing conditions. The crystallographic structure, particle size, dispersion, and activity toward oxygen reduction of the as-prepared catalysts are compared with those of commercial Pt/C catalysts. The most effective catalyst is obtained by ultrasonic treatment of ethylene glycol-carbon mixture and immediate mixing of this mixture with a Pt precursor at the beginning of the synthesis. The catalyst exhibits very uniform particle size distribution without agglomeration. The mass activities of the as-prepared catalyst are 13.4 mA/$mg_{Pt}$ and 51.0 mA/$mg_{Pt}$ at 0.9 V and 0.85 V, respectively, which are about 1.7 times higher than those of commercial catalysts.

• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.109-114
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• 2012

고분자전해질 연료전지 (PEMFC)의 공기극을 양극산화 알루미늄 (AAO) 템플레이트를 이용하여 제조하고 촉매층의 구조적 특성을 주사현미경 (SEM) 측정과 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 통해 알아보았다. SEM 측정을 통해 일정한 크기와 모양의 Pt nanowire 가 규칙적으로 형성된 것을 확인할 수 있었다. BET 분석을 통해 AAO 템플레이트로 인하여 20-100 nm 크기의 기공 분포가 증가한 것을 확인하였다. 단위전지 성능평가와 임피던스 측정을 통하여 막-전극접합체 (MEA)의 전기화학적 특성을 분석하였다. 그 결과, AAO 템플레이트를 이용하여 제조한 MEA는 촉매층의 구조 개선으로 인하여 물질 전달 저항을 감소시킬 수 있었으며, 25%의 단위전지 성능이 향상되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.155-161
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• 2013

본 연구에서는 도금된 폴리카보네이트를 사용하여 공기호흡형 고분자 전해질막 연료전지의 분리판을 제작하였다. 도금층은 구리 $40{\mu}m$, 니켈 $10{\mu}m$, 금 $0.3{\mu}m$ 로 구성되었으며, 구리는 전기 전도층, 니켈은 구리와 금의 결합, 금은 도금층의 부식을 방지하기 위해 사용되었다. 본 분리판을 사용하여 성능을 평가한 결과 $120mW/cm^2$ 의 전력 밀도를 보였으며 이는 동일한 조건에서 그라파이트 분리판을 사용했을 때의 전력밀도와 거의 차이가 나지 않았다. 또한 평판형 12 층 스택의 공기호흡형 연료전지를 구성한 결과 각 전지당 $132.7mW/cm^2$ 의 성능을 보였으며 이를 12 시간 운전해본 결과 안정적인 성능을 보여 공기호흡형 고분자 전해질 연료전지의 분리판으로 적합함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.75.2-75.2
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• 2010

Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) have received a lot of attention as a power source for both stationary and mobile applications due to their attractive feature. In general, the performance of PEFCs is highly affected by the property of the electrodes. A PEFC electrode essentially consists of a gas diffusion layer and a catalyst layer. The gas difusion layer is highly porous and hydrophobicized with PTFE polymer. The catalyst layer usually contains electrocatalyst, proton conducting polymer, even PTFE as additive. Particularly, the proton conducting ionomer helps to increase the catalytic activity at three-phase boundary and catalyst utilization. Futhermore, it helps to retain moisture, resulting in preventing the electrodes from membrane dehydration. The most widely used proton conducting ionomer is perfluorinated sulfonic acid polymer, namely, Nafion from DuPont due to its high proton conductivity and good mechanical property. However, there are great demands for alternative ionomers based on non-fluorinated materials in terms of high temperature availability, environmental adaptability and production cost. In this study, the electrodes with the various content of the sulfonated poly(ether sulfone) ionomer in the catalyst layer were prepared. In addition, we evaluated electrochemical properties of the prepared electrodes containing the various amount of the ionomers by using the cyclic voltammetry and impedance spectroscopy to find an optimal ionomer composition in the catalyst layer.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.687-693
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• 2014

본 연구에서는 휴대용 기기에 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)를 적용하기 위하여 상온에서 작동 시의 성능특성을 정상상태와 동적상태에서 관찰하였다. 상대습도 및 공기 화학양론비에 따른 PEMFC 성능 변화를 실험적으로 분석하였다. 또한, EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 이용하여 내부 오믹 저항의 변화를 고찰하였다. $35^{\circ}C$ 조건에서 물질 전달률이 감소하여 $45^{\circ}C$ 조건에 비해 전압 변동이 10배 정도 크게 관찰되었으며 안정적인 작동을 위해 공기의 화학양론비를 2.5 보다 크게 유지하여야 한다. 또한 낮은 상대습도는 오믹 저항을 크게 증가시키며, 이를 감소시키기 위해 상대습도 60% 이상으로 작동하여야 한다.