• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.341-348
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• 2016

The experiments related on structure and water electrolysis performance of HALE UAV stack were conducted in this study. Anode catalyst $IrRuO_2$ was prepared by Adam's fusion methods as 2~3 nm nano sized particles, and the cathode catalyst was used as commercial product of Premetek. The MEA (membrane electrode assembly) was manufactured by decal methods, anode and anode catalytic layers were prepared by electro-spray. HALE stack was composed of 5 multi-cells as $0.2Nm^3/hr$ hydrogen production rate with hydrogen pressure as 10 bar. The water electrolysis performance was investigated at atmospheric pressure and temperature of $55^{\circ}C$. Best performance of HALE UAV stack was recorded as cell voltage efficiency as 86%.

• 전기화학회지
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• 제14권1호
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• pp.50-55
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• 2011

Pt/C 촉매 (20, 40 wt% Pt/C)를 사용하여 고분자 전해질 연료전지의 MEA를 제조하고 각각의 촉매에서 최적의 나피온 이오노머 함량을 알아보았다. 나피온 함량에 따른 MEA의 전기화학적인 성능변화는 단위전지 성능평가, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry(CV)을 통해서 분석하였다. 나피온의 함량에 따라 전지의 활성화 분극, 옴 저항, 물질전달 저항 등의 변화가 나타났다. 이는 전극의 촉매층 내에서 발생되는 전기/이온 전도도 사이의 'trade-off'와 물질전달(물 배출과 반응가스 확산)에 의한 것이며, 대부분 활성화 분극과 물질전달 저항의 변화로 나타났다. 20 wt% Pt/C와 40 wt% Pt/C 촉매에서 최적의 나피온 함량은 각각 35 wt%와 20 wt%로 나타났다. 이는 Pt 중량비에 따른 Pt 입자간의 거리 및 촉매의 비표면적의 차이 때문에 나타난 결과이며 서로 다른 나피온 함량에서 최적의 삼상계면이 형성되는 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.471-480
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• 2017

A proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) operated at $150^{\circ}C$ was evaluated by a controlling different amount of phosphoric acid (PA) to a membrane-electrode assembly (MEA) without humidification of the cells. The effects on MEA performance of the amount of PA in the cathode are investigated. The PA content in the cathodes was optimized for higher catalyst utilization. The highest value of the active electrochemical area is achieved with the optimum amount of PA in the cathode confirmed by in-situ cyclic voltammetry. The current density-voltage experiments (I-V curve) also shows a transient response of cell voltage affected by the amount of PA in the electrodes. Furthermore, this information was compared with the production variables such as hot pressing and vacuum drying to investigate those effect to the electrochemical performances.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.469-473
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• 2018

개질가스를 일반적으로 사용하는 정치용 PEMFC에 순수 수소를 공급했을 때 그 특성을 차량용 막과 전극 합체(MEA)와 비교하였다. 수소 공급량을 변화시키며 anode에서 수소공급량이 전체 성능에 미치는 영향을 비교하였다. 수소를 1.0~1.7 과잉(stoi.)범위에서 공급량을 변화시켰을 때 정치용이나 차량용 모두 OCV에 미치는 영향은 거의 없었다. 0.7 V에서 정치용 MEA의 전류밀도는 차량용보다 약 16% 높았다. 그리고 상대습도를 변화시키며 I-V 성능, 임피던스, LSV를 측정하였다. 상대습도 증가에 따라 OCV와 전해질 막 저항이 모두 감소하였다. 정치용 MEA의 수소투과도가 차량용보다 더 낮아 정치용 MEA의 전해질 막의 내구성이 차량용보다 더 높을 수 있음을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.148-154
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• 2009

대면적 ($150cm^2$) 막전극 접합체(MEA)를 사용하는 직접메탄올연료전지(DMFC)의 내구성과 관련하여, 장시간 운전에 따른 공기극의 열화 현상을 공기극면의 위치별로 고찰하였다. 500시간 동안 정전류 조건으로 운전한 대면적 MEA를 공기극 입구, 중간, 출구의 세 부분으로 분할 하여 각각의 MEA에 대한 성능을 관찰한 결과, 대면적 MEA 운전시 홍수 (flooding) 현상이 심했던 공기극 출구 쪽 MEA의 성능 저하가 두드러졌다. 이는 홍수 현상에 의한 촉매의 열화 및 GDL의 박리에 의한 것으로 판단된다. 이 중 특히 촉매의 열화 현상과 관련하여, 출구 방향으로 갈수록 촉매의 전기화학적 활성 면적의 감소가 관찰되나 이는 촉매 입자의 뭉침 (agglomeration) 현상에 의한 것이라기 보다는 촉매 입자의 용해 (dissolution)와 이동 (migration)으로 인한 촉매의 유실 때문인 것으로 판단된다. 전체적인 성능 감소 및 촉매의 열화 정도는 공기극의 홍수와 직접적인 비례관계가 있으며, 이를 해소하기 위한 물관리 기법 및 분리판 디자인의 개선이 요구된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.19-27
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• 2000

The polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system was developed. In order to enhance the performance of membrane electrode assembly (MEA), the transfer printing method of the electrocatalyst layer on membrane was developed. The $H_2/O_2$ single cell with an electrode area of $50cm^2$ was fabricated and tested using 20 wt.% Pt/C as an electrocatalyst and the commercial and hand-made MEA such as Nafion 115, Hanwha, Dow, Flemion T and Gore Select. The 100-cell PEMFC stack with an active electrode area of $300cm^2$ was designed and fabricated using 40 wt.% Pt/C and 30 wt.% Pt-Ru/C as a cathode and anode electrocatalysts, respectively. The performance of PEMFC system was obtained to be 7kW (250A at 28V) and 3.5kW (70A at 50V) at $80^{\circ}C$ by flowing $H_2/air$ and methanol reformed fuel gas/air, respectively.

• 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.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.12-18
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• 2012

다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 고체고분자연료전지의 경우 현재 상용화에 가장 큰 걸림돌이 되고 있는 것이 고가의 백금 촉매이다. 따라서 특히 최근 들어 산소환원반응에서 백금을 대체하는 물질을 개발하기 위한 연구가 전세계적으로 확산되고 있다. 그러나 촉매 개발 시 경제성 관점 외에 내구성도 고려해야 하는데, 이런 관점에서 백금과 유사한 물성과 활성이 기대되는 백금족 원소들이 한 대안이 될 것이다. 가장 백금과 유사한 물성, 활성을 나타내는 팔라듐과 칼코겐화물 형태의 루테늄이 지금까지 가장 많이 연구가 되었으며 상대적으로 이리듐, 로듐, 오스뮴은 산소환원 촉매로 많은 연구가 되지 않았다. RDE (rotating disk electrode)를 이용한 반쪽전지 실험이나 연료전지 MEA (membrane electrode assembly) 운전을 통하여 백금과 활성을 비교해보면 팔라듐 계열의 비백금 촉매가 가장 백금에 가까운 활성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 이 논문에서는 각 백금족 원소들 기반의, 현재까지 문헌상으로 보고된 촉매조성들을 분석하여 비백금 산소환원 촉매 개발에 도움이 되고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.330-336
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• 2018

In this study, a membrane electrode assembly(MEA) composed of three electrodes(anode, cathode, and reference electrode) is designed to investigate the effects of methanol concentration on the overpotentials of anode and cathode in direct methanol fuel cells(DMFCs). Using the three-electrode cell, in-situ analyses of the overpotentials are carried out during direct methanol fuel cell operation. It is demonstrated that the three-electrode cell can work effectively in transient state operating condition as well as in steady-state condition, and the anode and cathode exhibit different overpotential curves depending on the concentration of methanol used as fuel. Therefore, from the real-time separation of the anode and cathode overpotentials, it is possible to more clearly prove the methanol crossover effect, and it is expected that in-situ analysis using the three-electrode cell will provide an opportunity to obtain more diverse results in the area of fuel cell research.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.345-351
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• 2024

The unitized regenerative fuel cell (URFC) is a method that can reduce costs and increase system simplification by unitizing a fuel cell system and a water electrolysis system. The spray method is suitable as the membrane electrode assembly (MEA) manufacturing method for URFC because it is easy to control the amount of catalyst, the size of the system is small, and economical manufacturing is possible. In this study, a numerical analysis of the effect of solution concentration on the spray method was performed to use it as basic data for the spray method to be used in MEA manufacturing. As result, as the Nafion solution concentration decreases it was found that the spray speed and the mass flow rate and the discrete phase model concentration increases and the spray range widens.