• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권1호
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• pp.102-107
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• 2012

황화수소가 고분자 전해질막 연료전지의 연료극에 공급되었을 때 전지 성능의 저하와 황화수소 피독 후 순환전류 전압법(CV) 스캔을 통해 전지의 성능 회복에 관한 연구를 수행하였다. 수소에 30 ppm의 황화수소를 희석하여 연료극에 공급하고 전류밀도를 $0.5A/cm^2$로 고정하여 1시간 동안 3차례 피독한 후 CV를 5회 스캔하여 단위전지의 성능회복을 확인한 결과 피독 전 단위전지의 초기 성능은 0.60 V에서 $1.16A/cm^2$이였으며, 30 ppm의 황화수소를 한 시간 동안 피독한 결과 $0.77A/cm^2$로 그 성능이 감소하였고, 피독 횟수가 증가함에 따라 성능이 0.57 V까지 감소하였다. 그리고 황화수소 피독 후 각 스텝에서 CV 스캔을 5회 실시하였을 때 단위전지의 성능이 90.3%까지 회복하는 것을 알 수 있었다. 또한, 황화수소 피독 후 단순히 고순도의 수소 가스만 연료극에 주입하여도 약 80% 정도의 성능회복이 가능하였다. 이러한 현상으로 판단할 때 황화수소 가스의 백금 촉매층에의 흡착은 그리 강하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2011년도 임시총회 및 하계학술연구발표회
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• pp.129-129
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• 2011

The limited understanding of the surface properties of $Pt_3Ni$ for the oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has motivated the study of properties and electronic structures of seven layered $Pt_3Ni$ (001), (110), and (111) surfaces. The first principle method based on density functional theory (DFT) is carried out. It is found that the bulk $Pt_3Ni$ has a ferromagnetic ground state with the ordered fcc type L12 structure, which is in good agreement with other results. Non magnetic Pt has the induced magnetic moment due to the strong hybridization between 3d Ni and 5d Pt. The magnetic moment of Pt and Ni enhanced on the surface of each due to surface effect however the magnetic moment of surface Pt in the Pt-segregated Pt3Ni (111) decreased and the magnetic moment of Ni in Ni rich subsurface increased significantly. The calculated d band centers of Pt explain the possibilities for oxygen absorption and play the important roles in altering the catalytic properties. The spin polarized densities of states are presented in order to understand physical properties of Pt in different surfaces in detail.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.75-85
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• 2010

본 연구에서는 비선형 부하에서 발생되는 기본파 무효전력 및 고조파를 보상하기 위한 종전의 전압형 및 전류형 PWM 능동전력필터를 대체 할 수 있는 Z-소스 인버터 토폴로지의 하이브리드 능동전력필터에 대하여 고찰하였다. Z-소스 토폴로지의 능동전력필터의 보상 DC전원으로는 PEMFC가 사용되며, Z-소스 인버터의 shoot-through 듀티비의 조절에 의하여 낮은 연료전지의 전압을 높은 보상 전압으로 부스트 한다. 제안된 시스템은 병렬형 Z-소스 능동전력필터와 7차 고조파 (420Hz) 동조 필터로 구성되며, 이 구성에 의하여 Z-소스 능동전력필터의 스위치 디바이스의 전압 스트레스는 감소된다. 제안된 Z-소스 하이브리드 능동전력필터의 보상 알고리즘으로는 전류 동기 검출법이 사용되었다. 3상 220V/60Hz, 25A급 비선형 다이오드 부하 조건하에서 PSIM 시뮬레이션을 수행하였으며, 정상상태 및 과도상태에서의 제안된 시스템의 보상 성능을 파악하였다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2011년도 자성 및 자성재료 국제학술대회
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• pp.14-14
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• 2011

Limited understanding of the surface properties of $Pt_3Ni$ for the oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has motivated the study of magnetic properties and electronic structures of Pt segregated $Pt_3Ni$ (111) surface during adsorption of oxygen molecule on it. The first principle method based on density functional theory (DFT) is carried out. Nonmagnetic Pt has induced magnetic moment due to strong hybridization between Ni 3d and Pt 5d. It is found that an oxygen molecule prefers bridge site with Pt rich subsurface environment for adsorption on the surface of Pt segregated $Pt_3Ni$ (111). It is seen that there is very small charge transfer from $O_2$ to Pt. The curve of energy versus magnetic moment of the oxygen explains the magnetic moments in transition states. We found the dissociation barrier of 1.07eV significantly higher than dissociation barrier 0.77eV on Pt (111) suggesting that the dissociation is more difficult on Pt segregated $Pt_3Ni$ (111) surface. The spin polarized densities of states are presented in order to understand electronic structures of Pt and $O_2$ during the adsorption in detail.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.579-584
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• 2011

Sulfonated poly (ether sulfone)s containing BFBN were prepared from 2,3-bis(4-fluorophenyl)-2-butenedinitrile , 4,4-sulfonyldiphenol and sulfonated 4,4'-difluorodiphenylsulfone sodium salt using potassium carbonate, and followed acidification reaction with 1M $H_2SO_4$. BFBN was prepared from 4-fluorobenzylcyanide, $CCl_4$, NaOH using trimethylbenzylammoniumchloride . Sulfonated poly(ether sulfone)s containing BFBN were studied by FT-IR, $^1H$-NMR spectroscopy, and thermo gravimetric analysis (TGA). The water uptake of synthesized S-PBFBN membranes exhibit 31~62% compared with 28% of Nafion 211. The S-PBFBN membranes exhibit proton conductivities ($80^{\circ}C$, RH 100) of 53.8~117.4 mS/cm compared with 137.4 mS/cm of Nafion 211.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.73-80
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• 2010

고체산화물연료전지(SOFC)는 청정에너지기술로써 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환한다. SOFC는 열병합발전과 결합하여 80%이상의 효율을 올릴 수 있으며 천연가스와 바이오가스 등 연료에 대한 융통성이 폴리머전해질막연료전지(PEMFC)보다 높다. YSZ전해질과 함께 SOFC에 주로 채용되는 공기극 재료는 아직까지 Sr이 첨가된 $LaMnO_3$(LSM)이다. LSM 이외에, 혼합전도성을 가지는 페로브스카이트로서 Sr첨가 $LaCoO_3$(LSCo), $LaFeO_3$(LSF), $LaFe_{0.8}Co_{0.2}O_3$(LSCF)는 공기극 임피던스가 LSM에 비해 현저히 낮아 연구가 증가하고 있다. 그러나 SOFC전극의 소결온도에서 YSZ과 고체반응을 일으키는 문제점과 열팽창 계수가 YSZ와 격차가 크게 나는 문제점 때문에 전극 제조가 복잡하다. 따라서 전해질과의 화학적 안정성 및 유사한 열팽창계수(TEC)를 가지면서 우수한 전기화학활성을 제공하는 것이 해결해야할 중요한 문제로 남는다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.7-12
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• 2024

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내구성에 촉매 지지체 내구성이 미치는 영향이 크다. 촉매 지지체의 가속 내구 평가는 높은 전압(1.0~1.5 V)에서 진행되어 촉매층의 촉매와 이오노머 바인더도 같이 열화되어 지지체 내구성 평가에 방해가 된다. 내구성 평가대상인 지지체가 더 열화되는 조건을 찾고자 기존의 프로토콜 (DOE 프로토콜)을 개선하였다. 상대습도를 35% 낮추고 전압변화 횟수를 감소시킨 프로토콜 (MDOE)을 개발하였다. 1.0 ↔ 1.5 V 전압변화 사이클 반복 후에 촉매 비활성도 (MA)와 전기화학적 활성면적 (ECSA), 전기이중층 용량 (DLC), Pt 용해와 입자 성장 등을 분석하였다. 비활성도 감소 40% 도달하는데 MDOE 프로토콜은 500 사이클 밖에 안되어 DOE방법보다 전압변화 횟수를 감소시키면서 카본 지지체 열화를 DOE 프로토콜보다 50% 증가시킬 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.142-147
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• 2009

탄소 담지체의 결정도와 형태가 전기화학적 부식특성과 입자뭉침 현상에 미치는 영향을 평가하기 위해서on-line mass spectrometry와 cyclic voltammogram(CV)법을 사용하였다. 부식실험은 단위 전지형태에서1.4 V의 정전압 조건으로 30분간 시행되었으며 이 때 발생한 $CO_2$ 의 양을 on-line mass spectrometry로 측정하였다. 실험 결과 결정성이 높은 carbon nanofiber (CNF)를 사용한 Pt/CNF 촉매가 결정도가 낮은 담지체를 사용한 상용 Pt/C 촉매보다 $CO_2$ 발생량이 적어 전기화학적 부식에 대한 저항성이 큰 것으로 나타났다. 부식실험 전후의 임피던스와 CV측정에서도 탄소 부식의 영향이 적은 Pt/CNF에서 그 변화가 크지 않은 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 탄소 부식이 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)의 내구성을 결정하는 중요한 요소임을 보여준다. 하지만 탄소 부식이 영향을 미치지 않는 조건에서 실시한 반복 CV 실험 결과 촉매 입자 이동에 의한 뭉침현상은 Pt/CNF에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.143.1-143.1
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• 2010

고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)는 수소를 이용하여 전기를 발생시키는 친환경적이고 이상적인 발전장치로 고효율과 높은 전류밀도를 가지며 그 응용분야가 다양하다. 저온에서 작동하는 PEM fuel cell은 전극에서 효과적인 산화환원반응을 위해 그 촉매로 활성이 우수한 Pt(Platinum)을 사용하고 있으나, Pt의 높은 가격은 연료전지의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 연료전지의 Pt/C 촉매 층에서 Pt의 분산성을 높여 Pt의 담지량을 줄이고 작동 중 발생하는 Pt의 응집 현상을 방지하여 Pt의 수명을 연장시킬 목적으로, Au(gold) 나노입자를 첨가한 Pt-Au/C 복합나노촉매를 제조하였다. 본 발표에서는 합성된 Pt-Au/C 복합촉매 중 Au 첨가량이 Pt 촉매의 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 복합촉매 중에 금속(Pt+Au)의 총 함량이 30 wt.%와 40 wt.% 인 Pt-Au/C 촉매에 대하여 각각 Au 첨가량을 변화시켜, cyclic voltammetry 법에 의해 Au 첨가 효과를 조사한 결과에 대하여 보고하고자 한다. Au 나노입자를 제조하기 위한 출발 물질로는 $HAuCl_4{\cdot}4H_2O$를 이용하였고 trisodium citrate와 $NaBH_4$를 환원제로 하여, 입경이 5~8 nm 인 Au 콜로이드를 제조하였다. Pt-Au/C 복합나노촉매를 제조하기 위하여 먼저 Au/C 복합분체가 제조되었다. 0.03g의 carbon이 첨가된 carbon 현탁액에 합성된 Au 콜로이드 수용액을 첨가한 후 24시간 동안 교반하여 Au/C 복합분체를 제조하였다. 이 Au/C 복합분체에 $H_2PtCl_6{\cdot}6H_2O$ 수용액을 현탁하고 methanol 을 환원제로 사용해 Pt를 환원 석출시켜 Pt-Au/C 복합촉매를 제조하였다. Pt-Au/C 복합 나노촉매에서 Pt와 Au를 다양한 비율(3:1, 2.5:1.5, 2:2)로 합성하였으며 Pt-Au/C 복합촉매 중 금속(Pt+Au) 촉매의 총 함량은 30 wt.%와 40 wt.%로 각각 제조되었다. Au 나노입자 콜로이드의 분산성은 UV-visible spectrum의 흡광도에 의해 관찰되었고, Pt-Au/C 복합 나노촉매의 형상 및 분산성 분석은 transmission electron microscopy(TEM)에 의해 이루어졌다. 또한, 촉매의 전기화학적 특성평가는 cyclic voltammetry(CV)에 의해 조사되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.883-891
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• 2017

고분자 전해질 연료전지의 연료에 포함된 일산화탄소의 선택적 산화를 위하여, 귀금속 촉매를 대체하기 위한 CuO-$CeO_2$ 복합 산화물 촉매를 졸-겔법과 공침법으로 제조하였다. 졸-겔법으로 촉매 제조 시 Cu/Ce의 비와 가수분해 비를 변화시켰다. 제조한 촉매의 활성은 귀금속 촉매($Pt/{\gamma}-Al_2O_3$)와 비교하였다. Cu/Ce의 비를 변화시키면서 제조한 촉매 중 Cu/Ce의 비가 4:16인 촉매가 가장 높은 CO 전환율(90%)과 선택도(60%)를 나타내었다. 촉매의 제조에서 가수분해 비가 증가할수록 촉매 표면적이 증가하였고, 아울러 촉매 활성 또한 증가하였다. 공침법으로 제조한 촉매와 1wt% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 가장 높은 CO 전환율은 각각 82% 및 81%인 반면, 졸-겔법으로 제조한 촉매의 경우는 90%가 얻어졌다. 이는 졸-겔법으로 제조한 촉매가 공침법으로 제조한 촉매나 귀금속 촉매보다 더 높은 촉매활성을 보임을 의미한다. CO-TPD 실험을 통하여, 낮은 온도($140^{\circ}C$)에서 CO를 탈착하는 촉매가 본 반응에서 더 높은 촉매활성을 보임을 알 수 있었다.