• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.31-34
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• 2007

Fuel cell with high electric efficiency has many probabilities of commercial use. Especially, polymer electrolyte or proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) which is a low operating temperature and has less influence on $CO_2$ concentration is considered the power generation system of small building and household. We calculated the optimal operational plans of 1 kW household PEMFC power system based on daily electric and heat demand patterns of various size of apartments. Calculated results show that the economic feasibility of PEMFC power system is very sensitive to the cost policy of electricity and natural gas.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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• pp.37-42
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• 2004

To maintain proper operating conditions is important to get optimal output power of a PEMFC stack. The air cooled fuel cell stack is widely used in sub kW PEMFC systems. A 500W air cooled PEMFC stack was experimentally investigated to evaluate the design performance and to get optimal operating conditions for the portable application. The relationship between the operating conditions and the performance was analyzed. The results can be used as design criteria for portable PEMFC under various conditions.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.146-151
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• 2016

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰(SPAES) 랜덤 공중합체는 고분자 전해질 연료전지에 적용될 때 높은 수소이온전도도, 상대적으로 낮은 생산 단가 그리고 열화학적 저항성등과 같은 장점을 갖는다. 반면, SPAES 공중합체는 가혹한 구동 조건하에서 낮은 화학적 안정성과 치수 불안전성으로 인해 실제 연료전지 막에 직접적으로 적용하는데 어려움이 있다. 그에 타당한 해결책은 SPAES 공중합체를 상호 연결된 기공 구조와 높은 열화학적 강도를 가지는 지지체 필름(예 : 전기방사된 폴리이미드 지지체)에 함침시키는 것이다. 본 연구에서는 함침막 제조를 위한 이오노머로 빠른 이온 수송을 위해 높은 자유 체적을 유도하는 회전 그룹을 갖는 SPAES 공중합체를 선택하였다. 제작된 막의 실용가능성은 막 특성화를 통해 평가되었다.

• 멤브레인
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• 제16권4호
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• pp.276-285
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• 2006

술폰화 폴리아릴에테르벤즈이미다졸 공중합체를 $K_2CO_3$를 이용한 직접중합법으로 합성하고 인산도핑을 하여 고온운전 연료전지용 고분자전해질 막을 제조하였다. 최적의 전해질 막 제조를 위하여 술폰화도 $0{\sim}60%$ 및 도핑을 $0.7{\sim}5.7$의 범위에서 다양한 조성의 전해질 막 제조실험이 수행되었으며, 원자현미경분석 및 열중량분석, 수소 이온 전도도측정 등을 통해 전해질 막의 기본특성들을 평가하였다. 수소 이온 전도도는 도핑율에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, $130^{\circ}C$의 비 가습환경에서 측정된 수소 이온 전도도는 도핑을 5.7의 전해질 막에서 최대 $7.3{\times}10^{-2}S/cm$의 값을 나타내었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권10호
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• pp.955-965
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• 2014

Transport phenomena of reactant and product are directly linked to intrinsic inhomogeneous random configurations of catalyst layer (CL) that consist of ionomer, carbon-supported catalyst (Pt/C), and pores. Hence, electrochemically active surface area (ECSA) of Pt/C is dominated by geometrical morphology of mass transport path. Undoubtedly these ECSAs are key factor of total fuel cell efficiency. In this study, non-deterministic micro-scale CLs were randomly generated by Monte Carlo method and implemented with the percolation process. To ensure valid inference about Pt/C catalyst utilization, 600 samples were chosen as the number of necessary samples with 95% confidence level. Statistic results of 600 samples generated under particular condition (20vol% Pt/C, 30vol% ionomer, 50vol% pore, and 20nm particle diameter) reveal only 18.2%~81.0% of Pt/C can construct ECSAs with mean value of 53.8%. This study indicates that the catalyst utilization in fuel cell CLs cannot be identical notwithstanding the same design condition.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.36-41
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• 2016

The development need of new renewable energy is more and more important to resolve exhaustion of chemical fuels and environmental pollution. Polymer electrolyte membrane fuel cell has been widely studied to the extent that it can be used commercially. But there are many problems to be solved. One of them is to enhance the stability of fuel cell stacks. This paper proposes a new fault diagnosis method using Least Square Method (LSM) which is one of parameter estimation methods. The proposed method extracts equivalent circuit parameters from on-line measurements. Parameters of the circuit are estimated according to normal and abnormal states using simulation. The variation of parameters estimated in each states enables the estimation of state in fuel cells. Thus the LSM presented can be a suitable on-line parameter estimation method in PEMFC.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.468-475
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• 2012

A proper stacking force and assembly are important to the performance of fuel cell. Improper assembly pressure may lead to leakage of fuels and high interfacial contact resistance, excessive assembly pressure may result in damage to the gas diffusion layer and other components. The pressure distribution of gas diffusion layer is important to make interfacial contact resistance less for stack performance. To analyze the influence of design parameter factors for pressure distribution, and to optimize stack design, DOE (Design of Experiment) was used for polymer electrolyte membrane fuel cell stack pressure test. As commonly known, the higher clamping force improves the fuel cell stack performance. However, non-uniformity of stress distribution is also increased. It shows that optimization between clamping force and stress distribution is needed for well designed structure of fuel cell stack. In this study, stack design optimization method is suggested by using FEM (Finite Element Methode) and DOE for light-weighted fuel cell stack.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제1권2호
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• pp.92-96
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• 2010

A new synthesis method for the preparation of Pt electrocatalysts on carbon nanofibers (CNFs) is reported. In this method, Pt electrocatalysts are loaded onto 2-naphthalenethiol (NT) functionalized CNFs. The noncovalent functionalization of CNFs by NT is the effective way for better distribution of Pt particles and higher electrocatalytic activity in polymer electrolyte membrane fuel cells. It was found that the presence of NT acts as a poison to catalysts. Therefore, it is necessary to remove NT through the heat treatment at $400^{\circ}C$.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.646-652
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• 2022

Dead ended anode (DEA) 시스템은 수소극(anode) 출구를 막고 압력으로 연료를 공급하는 방식이다. DEA 방식은 시스템 단순화를 통해 연료이용효율과 전력 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만 DEA 운전 중 공기극(cathode)에서 수소극으로 질소와 물의 역확산으로 인한 범람(flooding)이 발생한다. 이러한 범람 현상은 연료전지 성능 저하와 전극 열화의 주요 요인이 된다. 따라서 DEA 운전 시 범람을 방지하기 위하여 연료전지 구조와 구성요소가 최적화되어야 한다. 본 연구에서는 DEA 시스템에서 연료전지의 성능과 연료이용효율 향상을 위해 발포 금속을 적용한 다공성 유로에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과, 공기극에 다공성 유로를 사용한 경우 효과적인 물 관리로 연료전지 성능과 배출 간격(purge interval)이 개선되었고, 이를 통하여 공기극 유로 구조가 물 역확산에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이에 반해 수소극의 다공성 유로가 연료전지 성능에 미치는 영향은 미미하였다. DEA 시스템에서는 발포 금속 물성이 배출 간격에 영향을 미치며 cell 크기가 큰 발포 금속에서 안정적인 성능을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.279-282
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• 2007

개질기에서 생산된 수소를 연료전지용 연료로 사용할 때에는 개질수소가 포함하고 있는 일산화탄소가 막-전극접합체의 촉매를 피독시켜서 연료전지 성능이 크게 감소된다. 본 논문에서는 개질수소에 포함된 일산화탄소가 스퍼터링 공정으로 제조된 박막층에 의하여 개선된 막-전극접합체의 성능에 어떠한 영향을 미치는지 연구하였다. 실험결과 Pt와 Ru박막은 MEA의 단위전지 성능을 개선하였으며, 금속박막은 막-전극접합체의 일산화탄소에 대한 내구성을 증가시켰다. 산화전극으로의 공기주입 운전기법은 막-전극접합체의 일산화탄소에 대한 내구성을 증가시켰다. 게다가 Pt, Ru그리고 PtRu박막은 공기주입 운전에 영향을 주는 것으로 확인되었다.