• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.19-26
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• 2010

이온교환막 연료전지는 전세계적인 에너지 고갈 문제와 온실효과에 대한 대응책의 하나이다. 특히, 이온교환막 연료전지는 전기화학반응에 의해 전기를 생산함과 동시에 열을 발생하기 때문에 가정용으로 적용하기에 적당하다. 가정용 연료전지의 열관리 목적은 연료전지가 최적조건에서 운전할 수 있도록 적절히 온도를 제어해 주는 것으로, 본 연구에서는 부하 변화 시 가정용 연료전지 시스템의 응답 특성과 열관리 특성을 알아보기 위한 해석 모델을 개발하였다. 열관리 해석 모델은 연료전지의 온도를 조절하기 위한 펌프와 열교환기로 구성된 1차측, 주택에 온수를 공급하기 위한 탱크와 펌프 계통의 2차 측으로 구성되었다. 부하를 순차적으로 증가시킬 때와 감소시킬 때를 구분하여 열관리 계통의 응답특성 을 확인하였다. 결과적으로 탱크의 초기 승온에 많은 시간이 소요되기 때문에 부하를 다단으로 오랜 시 간 동안 서서히 증가시키면서 시스템 응답 특성을 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 가정용 연료전지의 부하 변화시의 열관리 특성을 고려한 운전 전략에 대해서도 조사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.6-10
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• 2016

최근까지 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 열화연구는 대부분 단위전지에서 연구되었다. 그런데 실제 PEMFC의 구동과 열화는 PEMFC 스택에서 이루어진다. 그래서 본 연구에서는 스택에서 열화가속 시험을 진행하여 단위전지의 결과와 비교하였다. 여러 종류의 열화 가속 시험 중에서 전기화학적 열화와 기계적 열화를 반복해 고분자전해질 막을 열화시키는 방법을 사용했다. 312시간 동안 전해질막을 열화시킨 후 0.6V에서 전류밀도는 스택과 단위전지에서 각각 28.4%, 27.8% 감소했다. 수소 투과 전류밀도는 스택은 16.8% 단위전지는 15.2% 증가했다. 스택과 단위전지에서의 열화 가속 시험 결과가 비슷해 단위전지의 가속 시험 방법을 스택에 적용해도 됨을 확인하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.536-540
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• 2020

고분자연료전지(PEMFC) 고분자막의 지지체는 기계적 내구성 향상에 핵심적인 역할을 한다. 지지체로 사용하는 e-PTFE는 화학적으로 안정하여 PEMFC 구동과정에서 전기화학적인 열화에 대해서는 거의 연구되지 않았다. 본 연구에서는 e-PTFE가 Fenton 반응과정에서 발생한 라디칼과 과산화수소에 화학적으로 안정한지 검토하였다. Fenton 반응 과정에서 e-PTFE의 주사슬이 끊어져 지지체의 화학적 구조와 형태 변화가 발생하였고, 그에 따라 인장 강도가 감소하였다. 실제 PEMFC 구동과정에서 고분자막 이오노머의 전기화학적 열화는 라디칼과 과산화수소에 의해서 고분자막 내부에서 발생하므로, e-PTFE 지지체의 셀 내에서 전기화학적 열화도 발생할 수 있음을 본 연구 결과가 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.660-660
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• 2005

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2255-2260
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• 2007

This Paper focuses on modeling and simulation to analyze the characteristic of hybrid vehicle. The system includes proton exchange membrane fuel cell(PEMFC), photovoltaic generator(PV), lead-acid battery, motor, vehicle and controller. Main electricity is produced by the PEMFC and battery to meet the requirements of a user load. When vehicle is parked in a sunny place, extra power is generated by the photovotaics and is charged in a battery for next drive. Further we evaluate usefulness of this hybrid vehicle by using ADVISOR - the advanced vehicle simulator written in the Matlab/Simulink environment. According to simulation results, the extra power obtained by photovoltaics which have been explored in nature conditions can help to reduce the electrical load of PEMFC and increase the efficiency (over 30%).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.82.2-82.2
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• 2010

The development of bipolar plate having high efficiency and chemical properties has a major impact on fuel cell applications commercialization. Even though graphite bipolar plate has high electric conductivity and chemical resistance, it has demerits about mass production and brittle property for commercialization. Hence, metallic bipolar plate can be substitute for fuel cell bipolar plate. Although its inadequate corrosion behavior under PEMFC environment lead to a deterioration of membrane by dissolved metal ions, metallic bipolar plate for PEMFC is more suitable for automotive and residential power generation system because of its high mechanical strength, low gas permeability and applicability to mass production. Therefore, several types of coating has been applied to prevent corrosion and oxide film growth and to achieve more high durability. This work presents durability of coated metal bipolar plate for low temperature PEMFC which made for fuel cell vehicle. This results showed surface treatment increase long-term durability, even electric conductivity and corrosion resistance.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.85.2-85.2
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• 2010

There is widespread effort to develop polymer membranes in place of Nafion for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC). In our study, SiO2 membranes are arranged by electrospinning method. For impregnation solution, the modified sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) polymer is prepared from sulfonation, sulfochlorination, partial reduction and lithiation reaction. The modified polymer is cross-linked with 1,4-diiodobetane in NMP solvent and then blended with Heteropoly acid(HPA). The characterization of membranes is confimed by FT-IR, Thermogravimetry(TGA), water uptake test and single cell performance test for PEMFC, etc. The composite membrane shows satisfactory thermal and mechanical properties. Beside, The membrane exhibits good ion exchange capacity and high proton conductivity. As a result, The composite membrane is promising as an alternative membrane in high temperature PEMFC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.291-295
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• 2005

The PEMFC behavior is quite complex and is influenced by several factors, including composition and structure of electrodes and membrane type. Fabrication of MFA is important factor for proton exchange membrane fuel cell. MFA of PEMFC with hot pressing and direct coating method were prepared, and performances were evaluated and compared each other. The effect of MEA preparation methods, hot pressing methods and direct coating methods, on the cell performance was analyzed by impedance spectroscopy and SEM. The performance of PEMFC wi th direct coat ing method was better than wi th hot pressing method because membrane internal resistance and membrane-:-interfacial resistance were reduced by elimination of hot pressing process in MEA fabrication. In addition the micro structure of MEA with direct coating method reveals uniform interface between membrane and catalyst layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.572-575
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• 2008

Flow-field design has much influence over the performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) because it affects the pressure magnitude and distribution of the reactant gases. To obtain the pressure magnitude and distribution of reactant gases in four kinds of flow-field designs without additional measurement equipment, computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed. After the CFD analysis, the performance values of PEMFC according to the flow-field configurations were measured via a single cell test. As expected, the pressure differences due to different flow-field configurations were related to the PEMFC performance because the actual performance results showed the same tendency as the results of the CFD analysis. A large pressure drop resulted in high PEMFC performance. So, the single serpentine configuration gave the highest performance. On the other hand, the parallel flow-field configuration gave the lowest performance because the pressure difference between inlet and outlet was the lowest.