• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.295-298
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• 2009

Oxygen ionic conductors of CeScSZ electrolyte in SOFC unit cell are applied to anode and cathode as well as electrolyte to have the triple-phase-boundaries of electrochemical reaction, and it is required to decrease the sintering temperature of anode-supported electrolyte by the nanoscale of CeScSZ electrolyte powder. In this report, nanoscale CeScSZ electrolyte powder was synthesized by chemical synthesis method. The particle size, surface area and morphology of the powder were observed by SEM and BET. Thin film electrolyte of under $10{\mu}m$ was fabricated by tape casting using the synthesized CeScSZ electrolyte powder, and ionic conductivity and gas permeability of electrolyte film were evaluated. Finally the SOFC unit cell was fabricated using the anode-supported electrolyte prepared by a tape casting method and co-sintering, in which the active layer, measuring $20{\mu}m$, was introduced in the anode layer to provide a more efficient reaction. Electrochemical evaluations of the SOFC unit cell, including measurements such as power density and impedance, were performed and analyzed.

• Elastomers and Composites
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• 제49권1호
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• pp.37-42
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• 2014

폴리케톤은 일산화탄소, 에틸렌, 프로필렌을 단량체로 중합되는 삼중공중합체 (terpolymer)로서 폴리아미드, 플리에스테르, 폴리카보네이트 등의 일반 엔지니어링 플라스틱 소재에 비해 원료 및 중합 공정비가 저렴한 소재이다. 또한 기계적 특성과 내열성, 내화학성, 연료투과성, 내마모성 등이 우수하여 기존 엔지니어링 플라스틱 소재를 대체할 수 있는 환경 친화적인 소재로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 폴리케톤의 내열성을 향상시키기 위해 탄성체(Ethylene propylene copolymer, Nitrile butadiene rubber, Ethylene acrylic rubber)를 배합하여 블렌드물을 제조하였고, 각 소재에 대하여 내열성, 내유성에 평가에 따른 특성을 분석하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제17권2호
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• pp.123-129
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• 2010

The fabrication of interconnect from titanium powders and $TiN_x$ powders is investigated. Corrosion-resistant titanium and $TiN_x$ are used as reinforcement in order to reveal high heat and corrosion resistance at the elevated temperature. We fabricated the plates for interconnect reinforced with $TiN_x$ by mixing titanium powders with 10 wt.% of nano-sized $TiN_x$. Spark Plasma Sintering (SPS) was chosen for the sintering of these composites. The plate made of titanium powders and $TiN_x$ powders demonstrates higher corrosion resistance than that of the plate of titanium powders alone. The physical properties of specimens were analyzed by performing hardness test and biaxial strength test. The electrochemical properties, such as corrosion resistance and hydrogen permeability at high temperature, were also investigated. The microstructures of the specimens were investigated by FESEM and profiles of chemical compositions were analyzed by EDX.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.157-163
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• 2007

During PEMFC operation, low current and low humidity conditions accelerate the degradation of perfluorosulfonic acid membrane. But, there have been no studies that clearly explain why these conditions accelerate the membrane degradation. In this study, the hydrogen permeability through the membrane, I-V polarization of MEA, fluoride emission rate(FER) in effluent water were measured during cell operation under low current densities and low relative humidity(RH). The experimental results were evaluated with oxygen radical mechanism the most commonly known for membrane degradation. It seems that low RH of anode is a good condition for $H{\cdot}$ radical formation on the Pt catalyst and the low current condition accelerates the $H{\cdot}$ to form $HO_2{\cdot}$ radical attacking the polymer membrane.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.121-126
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• 2022

Owing to advantages of polymeric materials for hydrogen tank liner like light-weight property and high specific strength, polymer based composites have gained much attention. Despite of many benefits, polymeric materials for fuel cell tank cause problems which is critical to applications as low gas barrier property, and poor processability when adding fillers. For these reasons, improving gas barrier property of polymer composites is required to study for expanding application fields. This work presents impermeable polymer nanocomposites by introducing thin barrier coating using layer by layer (LBL) deposition method. Also, bi-layered and quad-layered nanocomposites were fabricated and compared for identifying relationship between deposition step and gas barrier property. Reduction in gas permeability was observed without interrupting mechanical property and processability. It is discussed that proper coating conditions were suggested when different coating materials and deposition steps were applied. We investigated morphology, gas barrier property and mechanical properties of fabricated nanocomposites by FE-SEM, Oxygen permeation analyzer, UTM, respectively. In addition, we revealed the mechanism of barrier performance of LBL coating using materials which have high aspect ratio.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.979-988
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• 2012

연료전지 GDL 내의 물질전달에 관한 연구를 위하여 실제 GDL 을 고해상도 3 차원 스캐닝 장비를 활용하여 GDL의 다공 구조를 실측하였다. 측정된 Data의 노이즈를 제거하고 GDL의 Carbon-fiber 구조를 전산해석이 가능한 모델로 자동적으로 형성하는 알고리즘을 개발하였으며, 이 모델을 활용하여 스택 체결 시 압축에 의한 GDL 구조 변형을 예측하고, Carbon-fiber의 정렬 방향에 따른 변형 특성을 파악하였다. 또한, CFD 기법 중 하나인 VOF 모델과 Pore-network 모델을 이용하여 GDL 내부의 물거동 및 반응기체의 물질거동을 예측하였다. 마지막으로 상사실험을 통하여 해석 결과에 대한 검증을 실시하였다. 이를 통하여 실제 체결에 의하여 압축 변형된 GDL 내에서의 물질거동을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 방법을 마련하고, GDL 체결 방향 및 최적 MPL 두께 선정 등의 실제 설계에 활용할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.305-309
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• 2016

최근에 저가의 고분자 전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC)용 비불소계 전해질 막 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 sulfonated Poly (ether ether ketone) (sPEEK) MEA 내구성을 시험하기 위해 열화 가속화 기법을 이용하여 막과 전극이 동시에 열화되는 MEA 열화 실험을 진행하였다. 열화 전과 후에 I-V 분극곡선, 수소투과도, 전극 활성 면적, 막 저항과 부하 전달 저항을 측정하여 열화 전과 후를 비교하였다. sPEEK 막의 수소 투과도는 낮았지만, 저가습 OCV 조건에서 발생하는 라디칼에 Nafion과 같은 불소계막보다 sPEEK 막이 약했다. MEA 열화 실험 결과 144시간 후와 271시간 후 성능이 각각 15%와 65% 감소하였다. 144이후 급격한 성능감소의 주요인은 막에 발생한 핀홀의 Pt/C 입자에 의한 shorting 현상이라고 본다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.187-192
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• 2006

폴리페닐렌 옥사이드(PPO)를 이용하여 헤테로폴리산(HPA)을 고정시킨 박막 제조를 통해 새로운 고분자 복합막을 제조하고 특성을 분석하였다. 헤테로폴리산인 텅스토인산(PWA)이나 몰리브도인산(PMA)을 혼합한 PPO 박막은 서로 같은 용매에 녹지 않으므로 혼합용매를 사용하여 제조하였다. 본 연구에서는 PWA를 녹이기 위한 용매로 메탄올을 PPO를 녹이기 위한 용매로 클로로포름을 사용하였으며, 혼합된 PPO-PWA 용액을 유리판 위에서 제막하였다. 다공성의 PPO-PWA 박막에 나피온 혼합물을 사용하여 복합막을 제조하였고, 제조된 복합막은 이온 전도도와 메탄올 투과도를 측정하여 특성화하였다. PPO-PWA 복합막의 형태와 구조는 SEM(scanning electron microscopy)과 EDS(energy dispersive spectrometer)로 관찰하였고, 복합막은 직접 메탄올 연료전지(DMFC)용 전해질로서의 성능을 시험하였다. PPO-PWA 구조를 가지고 있는 복합막을 이용함으로써 DMFC 내에서의 메탄올 투과 현상을 66％ 줄일 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.189-195
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• 2023

PEMFC(고분자 전해질 막 연료전지) cathode 촉매로 Pt-Co/C가 내구성 향상 때문에 최근에 많이 사용되는 추세이다. 연료전지에서 전극과 전해질은 상호 간에 성능과 내구성 면에서 밀접하게 영향을 준다. Pt/C 전극 촉매에서 Pt-Co/C로 대체되었을 때 고분자 전해질막의 전기화학적 내구성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. PEMFC 고분자막의 전기화학적 가속 열화 과정에서 Pt-Co/C MEA(막전극접합체)의 내구성이 Pt/C MEA 내구성보다 높았다. FER (불소유출속도)와 수소투과도를 분석한 결과 Pt-Co/C MEA의 고분자막 열화속도가 Pt/C MEA보다 낮음을 보였다. OCV(개회로전압) holding 과정에서 Pt-Co/C 전극의 활성면적 감소속도가 Pt/C 전극보다 낮고, 고분자막에 석출되는 Pt 양도 Pt-Co/C MEA가 Pt/C MEA보다 작았다. 고분자막 내부의 Pt는 라디칼을 생성해서 고분자막을 열화시킴으로 Pt 석출 속도가 높은 Pt/C MEA의 고분자막 열화속도가 높게 나타났다. Pt-Co/C 촉매를 사용하면 전극 내구성도 향상되고, 고분자막에 석출되는 Pt양도 감소해서 고분자막의 전기화학적 내구성을 향상시켰다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.352-361
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• 2023

청정 연료인 수소를 생산하기 위해 현재 가장 널리 사용되는 기술인 증기 개질이다. 이 방법으로 생산된 수소는 일산화탄소와 같은 불순물을 함유하고 있어, 이를 연료전지와 같은 응용분야에 사용하기 위해서는 적절한 정제 과정을 반드시 거쳐야 한다. 최근 효과적인 정제 방법으로 분리막 기술이 각광받고 있다. 본 연구에서는 수소와 일산화탄소 혼합가스에서 수소 분리 및 회수를 위해 바이오가스 고질화용(biogas upgrading) 상용 폴리설폰(polysulfone) 고분자막의 활용 가능성에 대해서 평가하였다. 먼저, 사용한 상용막의 물리화학적 특성에 대해서 평가하였고, H₂/CO를 이용하여 stage-cut, 운전압력과 같은 다양한 조건에서의 상용막 모듈의 성능 평가를 진행하였다. 마지막으로, 평가 결과를 바탕으로 공정설계를 위한 시뮬레이션을 진행하였다. 본 연구에서의 상용 분리막 공정의 최대 H₂ 투과도와 H₂/CO 분리계수는 각각 361 GPU와 20.6을 기록하였다. 또한, CO 제거 효율은 최대 94%를 나타내었으며, 생산 수소 농도는 최대 99.1%를 달성하였다.