• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.778-782
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• 2012

최근까지 대부분의 PEMFC MEA (Membrane and Electrode Assembly) 열화 연구는 전극과 전해질막 각각 분리되어 연구되었다. 그런데 실재 PEMFC 운전조건에서는 전극과 막은 동시에 열화된다. 그래서 본 연구에서는 전극과 막열화가 동시에 일어나는 조건에서 열화 가속시험을 하였다. 실험결과 전극과 막 열화가 서로 상호작용함을 보였다. 막열화는 촉매의 활성면적 감소폭을 줄였고, 전극열화는 막의 수소투과 전류와 불소유출속도(FER) 증가폭을 감소시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.68-72
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• 2013

최근까지 대부분의 PEMFC MEA(Membrnae and Electrode Assembly) 열화 연구는 전극과 전해질 막 각각 분리되어 연구되었다. 그런데 실제 PEMFC 운전조건에서는 전극과 전해질 막은 동시에 열화된다. 동시열화과정에서 전극열화와 전해질 막 열화는 상호 작용한다. 본 연구에서는 전극열화가 전해질 막 열화에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 전극 열화 후 전해질 막을 열화시켜 전극 열화없이 전해질 막을 열화시켰을 때와 비교하였다. 열화전후의 I-V 성능, 수소투과전류, 불소이온 유출 속도(FER), 순환 전압측정(CV), 임피던스, TEM 등을 측정하였다. 전극열화에 의해 백금촉매 활성 면적이 감소하고, 이에 따라 백금 상에서 라디칼/과산화수소 발생속도가 감소함으로써 막 열화속도가 감소함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.325-329
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• 2013

실제 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 운전조건에서는 전극과 전해질 막은 동시에 열화된다. 그런데 고분자전해질 연료전지의 전극 열화와 전해질 열화의 상호 작용에 대해 연구되지 않았다. 본 연구에서는 전해질 막 열화가 전극 열화에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 전해질 막 열화 후 전극을 열화시켜 전해질 막 열화없이 전극을 열화시켰을 때와 비교하였다. 열화전후의 I-V 성능, 수소투과전류, 순환 전압측정(CV), 임피던스, TEM 등을 측정하였다. 전해질 막열화에 의해 수소투과도가 증가하고, 이에 따라 백금 입자 성장속도가 감소함으로써 전극 열화속도가 감소함을 보였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.425-429
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• 2014

최근까지 대부분의 PEMFC MEA(Membrnae and Electrode Assembly) 열화 연구는 전극과 전해질 막 각각 분리되어 연구되었다. 그런데 실제 PEMFC 운전조건에서는 전극과 전해질 막은 동시에 열화된다. 동시열화과정에서 전극열화와 전해질 막 열화는 상호 작용한다. 전해질 막의 열화정도를 측정하는데 수소투과도가 많이 사용되고 있다. 그런데 동시 열화가 발생했을 때 선형 쓸음 전기량 측정법(Linear Sweep Voltammetry, LSV)에 의해 수소투과도를 측정하면 전극열화가 수소투과전류를 감소시키는데, LSV 방법이 전극 촉매의 활성 면적에 의존하기 때문이다. 본 연구에서는 전극과 막 동시 열화과정에서 기체 크로마토그래프에 의한 PEMFC 전해질막의 수소투과도를 측정하였다. 기체 크로마토그래프 측정 방법은 전극 상태와 무관하기 때문에 전극과 막 동시 열화 과정에서 수소투과도가 전극 열화 영향을 받지 않음을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제19권1호
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• pp.72-82
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• 2009

A mathematical model was written for simulating the removal of phenol from wastewater in enzyme-loaded membrane reactor (EMR). The numerical simulation program was developed so as to predict the degradation of phenol through an EMR. Numerical model proves to be effective in searching for optimal operating conditions and creating an optimal microenvironment for the biocatalyst in order to optimize productivity. In this study, several dimensionless parameters such as Thiele Modulus (${\phi}^2$, dimensionless Michaelis-Menten constant ($\xi$), Peclet number (Pe) were introduced to simplify their effects on system efficiency. In particular, the study of phenol conversion at different feed compositions shows that low phenol concentrations and high Thiele Modulus values lead to higher reactant degradation.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.356-361
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• 2023

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내구성 향상을 위해서 고분자 막의 내구성을 짧은 시간에 정확히 평가하는 것은 중요하다. 고분자 막의 화학적 가속 내구 평가 시험 조건은 고전압, 고온, 저가습, 고가스압이다. 이들 조건들을 변화시키며 프로토콜을 개발한다고 할 수 있다. 그러나 각 시험 조건이 고분자 막을 열화시키는데 상대적으로 얼마나 많은 영향을 주는지 연구되지 않았다. 고분자 막 화학적 가속 열화 실험에서 4가지 인자(조건)들의 영향력을 요인실험법을 통해 검토하였다. 가속 열화 후 고분자 막 열화 정도는 수소투과도와 불소 이온 유출 농도 측정으로 알 수 있었고, 불소 이온 농도 차이에 의해 8 조건의 고분자 막 열화 순위를 결정할 수 있었다. 고분자 막 열화 인자의 영향력은 전압> 온도 > 산소압 > 습도 순임을 보였다. 고분자 막 화학적 열화에 전극 촉매 열화가 영향을 줌을 확인하였다.

• 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.

• 신재생에너지
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• 제3권1호
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• pp.60-67
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• 2007

Catalyst coated membrane [CCM] type and catalyst coated substrate [CCS] type of membrane electrode assembly [MEA] were manufactured and evaluated their performance. Degradation test were conducted to find the difference of long term stability in two types of MEA and the factor for performance degradation problem occurred. Performance degradation test of single cell in two different types of MEA were carried out when current density was $200mA/cm^{2}$. The degradation test had proceeded for 230 hours and performance degradation was checked by I-V curve and impedance measurement at regular intervals. Also, MEA before/after operation and changes of catalyst layer were characterized by SEM, TEM, and XRD. Maximum power density of CCM type was higher than that of CCS type. Meanwhile, an increase of particle size of catalyst and an increase of impedance resistance after long term operation were observed. In the case of using CCM type MEA, the performance was deteriorated 38% of initial performance. In the case of using CCS type MEA, the performance was deteriorated 43% of initial performance. In consideration of difference of initial performance, performance of CCM type is higher than that of CCS type but both types had similar problems during degradation test.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.202-207
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• 2022

고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전극 열화에 대한 연구는 전극상에서 Pt의 입자 성장 및 활성면적 감소에 대한 연구가 대부분이다. 고분자막과 접해 있는 전극촉매 Pt의 열화는 고분자막 열화에 영향을 주는데, 이와 관련된 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 전극촉매 열화 가속 시험 과정에서 열화된 Pt가 고분자막 내부에 석출되는 현상과 그 영향에 대해서 연구하였다. 백금 열화 속도를 가속화시키기 위해 전압 변화(0.6 V ↔ 0.9 V)를 30,000 사이클까지 반복했다. Cathode에 산소를 유입하면서 전압 변화 사이클을 반복했을 때 질소를 유입했을 때 보다 막 내부에 석출된 Pt의 양이 더 많았다. 전압 변화 사이클 횟수가 증가할수록 막 내부에 석출된 Pt의 양이 증가하였고, cathode에서 용해된 Pt가 anode 쪽으로 이동해 20,000 사이클에서는 막 내부에 전체적으로 균일한 분포를 보였다. 이와 같은 전극촉매 열화 가속 시험과정에서 고분자막의 수소투과 전류밀도는 거의 변하지 않아서, 석출된 Pt가 고분자막의 내구성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.