Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.27
no.3
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pp.264-269
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2016
A simple dry chemical approach was developed in order to load palladium (Pd) as a promoter on Pt/gas diffusion electrode (GDE) for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Palladium(II) bis (acetylacetonate), $Pd(acac)_2$ was sublimed, penetrated into Pt/GDE and then reduced to Pd nanoparticles simultaneously without any reducing agent and any solvent in a glass reactor of $N_2$ atmosphere at $180^{\circ}C$ for 3, 5 and 15 min. Pd distribution was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS), and I-V curve was estimated by using a unit cell with $5{\times}5cm^2$ active area.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1999.11a
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pp.95-100
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1999
고분자전해질 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 구조가 간단하며 전해질의 누출이나 손실의 염려가 없어 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.(중략)
Relative humidity, membrane conductivity and water activity are critical parameters of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) for high performance and reliability. These parameters are closely related with temperature. Moreover, the ideal values of these parameters are not always identical along the channels. Therefore, the cooling channel design and its operating condition should be well optimized along the all location of the channels. In the present study, we have performed a numerical investigation on the effects of cooling channels on performance of a PEMFC. Three-dimensional Navier-Stokes equations are solved with the energy equation including heat generated by the electrochemical reactions in the fuel cell. The present numerical model includes the gas diffusion layers (GDL) and serpentine channels for both anode and cathode gas flows, as well as cooling channels. To accurately predict the water transport across the membrane, the distribution of water content in the membrane is calculated by solving a nonlinear differential equation with a nonlinear coefficient, i.e., the water diffusivity which is a function of water content as well as temperature. Main emphasis is placed on the heat transfer between the solid bipolar plate and coolant flow. The present results show that local current density is affected by cooling channels due to the change of the oxygen concentration and the membrane conductivity as well as the water content. It is also found that the relative humidity is influenced by the generated water and the gas temperature and thus it affects the distribution of fuel concentration and the conductivity of the membrane, ultimately fuel cell performance. Unit-cell experiments are also carried out to validate the numerical models. The performance curves between the models and experiments show reasonable results.
Kim, Hong-Gun;Kwac, Lee-Ku;Kang, Sung-Soo;Kang, Young-Woo
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2006.06a
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pp.55-58
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2006
An experimental study is performed to evaluate the performance and the efficiency by humidifying MEA and by making the double-layered catalyst in a fuel cell system which is taken into account the physical and thermal concept. An electrical output produced by PEMFC(Polymer Exchange Membrane Fuel Cell) is measured to assess the performance of the stack and the efficiency is also evaluated according to the different situation in which is placed with and without the humidification of MEA(Membrane Electrolyte Assembly). Subsequently, It is found that the measured values of MEA voltage and current are influenced by the MEA temperature, humidification, and the double-layered catalyst which gives more enhanced values to apply for electric units.
Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.
Kim, Min-Jin;Sohn, Young-Jun;Kim, Kyoung-Youn;Lee, Won-Yong
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.19
no.2
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pp.118-123
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2008
For the hydrogen recirculation system of the PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell), the ejector is useful to improve the efficiency of the fuel cell system. However, conventional ejector does not keep its entrainment ratio good when the various power duties is required by the fuel cell system. In this study, the variable multi-ejector acceptable in the whole duty range required from the fuel cell hybrid mini-bus is developed. Consequently, the performance of the developed ejector is verified by the experiments based on the real operating conditions.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.29
no.4
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pp.331-338
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2018
In this study, sulfonated PAES block copolymers have been synthesized via nucleophilic substitution reaction. Hydrophobic oligomer was prepared using 2,6-dihydroxynaphthalene and bis(4-chlorophenyl) sulfone, whereas hydrophilic oligomer was prepared using sulfonated bis(4-chlorophenyl) sulfone and bis(4-hydroxyphenyl) sulfone. The chemical structure of polymers was analyzed by $^1H$ NMR, FT-IR and GPC. The thermal properties of polymers were measured by TGA and DSC. The oxidative stability of membranes was investigated by Fenton's test. Furthermore, the proton conductivity of membrane was found to be 26 mS/cm at $90^{\circ}C$. All physiochemical properties suggest that fabricated membrane have a great potential for applications in PEMFC.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.18
no.4
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pp.422-431
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2007
Polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) is very interesting power source due to high power density, simple construction and operation at low temperature. But it has problems such as high cost, improvement of performance and effect of temperature. These problems can be approached to be solved by using mathematical models which are useful tools for analysis and optimization of fuel cell performance and for heat and water management. In this paper, the present work is to develop an electrochemical model to examine the electrochemical process inside PEM fuel cell. A complete set of considerations of mass, momentum, species and charge is developed and solved numerically with proper account of electrochemical kinetics. When depth of gas channel becomes thinner, diffusion of reactant makes well into gas diffusion layer(GDL) and the performance increases. Although at low current region there is little voltage difference between experimental data of PEM fuel cell and numerical data. When the porosity size of gas diffusion layer for PEM fuel cell is bigger, oxygen diffusion occurs well and oxygen mass fraction appears high in catalyst layer.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.19
no.3
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pp.232-238
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2008
Research has been proceeded on fuel cell which is fueled by hydrogen. Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is promising power source due to high power density, simple construction and operation at low temperature. But it has problems such as high cost, temperature dependent performance. These problems could be solved by experiment which is useful for analysis and optimization of fuel cell performance and heat management. In this paper, when hydrogen flows constantly at the stoichiometry of ${\xi}=1.6$, the performance of the fuel cell stack was increased and the voltage difference between each cells was decreased according to the increase of air stoichiometry by 2.0, 2.5, 3.0. Therefore, the control of air flow rate in the same gas channel is important to get higher performance. Purpose of this research is to expect operation temperature, flow rate, performance and mass transportation through experiment and to help actual manufacture of PEM fuel cell stack.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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