• 제목/요약/키워드: Polymer electrolyte membrane

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Photovoltaic Performance of Dye-sensitized Solar Cells assembled with Hybrid Composite Membrane based on Polypropylene Non-woven Matrix

  • Choi, Yeon-Jeong;Kim, Dong-Won
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • v.32 no.2
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    • pp.605-608
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    • 2011
  • Hybrid composite membranes were prepared by coating poly(ethylene oxide) and $SiO_2$ particles onto the porous polypropylene nonwoven matrix. Gel polymer electrolytes prepared by soaking the hybrid composite membranes in an organic electrolyte solution exhibited ionic conductivities higher than $1.1{\times}10^{-3}Scm^{-1}$ at room temperature. Dyesensitized solar cell (DSSC) employing the hybrid composite membrane with PEO and 10 wt % $SiO_2$ exhibited an open circuit voltage of 0.77 V and a short circuit current of 10.78 $mAcm^{-2}$ at an incident light intensity of 100 $mWcm^{-2}$, yielding a conversion efficiency of 5.2%. DSSC employing the hybrid composite membrane showed more stable photovoltaic performance than that of the DSSC assembled with liquid electrolyte.

Silver Polymer Electrolyte Membranes for Facilitated Olefin Transport: Carrier Properties, Transport Mechanism and Separation Performance

  • Kim, Jong-Hak;Kang, Yong-Soo
    • Macromolecular Research
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    • v.12 no.2
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    • pp.145-155
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    • 2004
  • Facilitated transport membranes for the separation of olefin/paraffin mixtures have long been of interest in separation membrane science because olefins, such as propylene and ethylene, which are important chemicals in petrochemical industries, are currently separated by energy-intensive cryogenic distillation processes. Recently, solid polymer electrolyte membranes containing silver ions have demonstrated remarkable performance in the separation of olefin/paraffin mixtures in the solid state and, thus, they can be considered as alternatives to cryogenic distillation. Here, we review recent progress, and critical issues affecting in the use of facilitated olefin transport membranes; in particular, we provide a general overview with reference to carrier properties, transport mechanisms, and separation performance.

Sulfonated Dextran/Poly(vinyl alcohol) Polymer Electrolyte Membranes for Direct Methanol Fuel Cells

  • Won, Jong-Ok;Ahn, Su-Mi;Cho, Hyun-Dong;Ryu, Ji-Young;Ha, Heung-Yong;Kang, Yong-Soo
    • Macromolecular Research
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    • v.15 no.5
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    • pp.459-464
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    • 2007
  • Polymer electrolyte membranes, featuring ionic channels, were prepared from sulfonated dextran/ poly(vinyl alcohol) (sD/PVA) membranes. A stiff sulfated dextran was chosen as the route for ionic transport, since ionic sites are located along the stiff dextran main chain. The sD/PVA blend membranes were annealed and then chemically crosslinked. The characteristics of the crosslinked sD/PVA membranes were investigated to determine their suitability as proton exchange membranes. The proton conductivity was found to increase with increasing amounts of sD inside the membrane, which reached a maximum and then decreased when the sD content exceeded 30 wt%, while the methanol permeability increased with increasing sD content. The good dispersion of sD inside the membrane, which serves as an ionic channels mimic, played a significant role in proton transportation.

촉매조성이 PEM용 연료전지의 전극특성에 미치는 영향 (Influence of the Catalyst Composition on Electrode Performance for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)

  • 임재욱;최대규;류호진
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • v.9 no.3
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    • pp.43-48
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    • 2002
  • 본 연구는 고분자 전해질 연료전지에 이용하기 위한 membrane electrode assembly를 제조하는데 있어서 핵심소재인 고성능 전극촉매를 개발하기 위한 것이다. 전극 성능에 영향을 미치는 촉매 조성물 중 Nafion용액과 백금 함침량을 변화시켜 I-V특성을 측정하였다. 또한, 연료전지의 운전조건 중 단위전지의 온도에 따른 전극 성능의 변화를 관찰하였다. Nafion 용액이 5 wt%, 백금 함침량이 0.5 mg/$\textrm{cm}^2$의 조성이 될 때, 전극 성능이 가장 우수하였다. Nafion용액의 함량이 증가할수록 전극 성능은 저하하였다. 또한, 단위전지는 온도가 $80^{\circ}C$가 되었을 때, I-V 특성이 가장 우수함을 알 수 있었다. 저전류밀도에서의 성능차이는 거의 없으나, 고전류밀도에서는 온도가 상승됨에 따라 전압값이 향상됨을 알 수 있었다.

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양극산화에 의한 다공성 알루미나 막의 제조시 전해질의 영향 (Effect of Electrolyte on Preperation of Porous Alumina Membrane by Anodic Oxidation)

  • 이창우;함영민;강현섭;장윤호
    • 공업화학
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    • v.9 no.7
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    • pp.1047-1052
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    • 1998
  • 본 연구에서는 시판용 99.8% 금속알루미늄을 정전류 방식을 이용하여 황산, 수산, 인산 및 크롬산 전해조에서 양극산화를 행하여 다공성 알루미나 막을 제조하였다. 양극산화시 전해액의 종류에 따른 반응온도, 전해액의 농도 및 전류밀도에 따라 형성되는 다공성 알루미나 막의 세공직경과 분포, 막의 두께 및 형태와 결정구조를 조사함으로서 각 전해질 용액하에서의 최적 반응조건을 결정하고 우수한 다공성 알루미나 막을 제조하고자 하였다. 황산, 수산전해질하에서는 한외여과(Ultrafiltration)막이, 인산, 크롬산전해질하에서는 정밀여과(Microfiltration)막의 얻어짐을 알수 있었다. 황산, 수산 및 인산 전해조에서 제조된 막의 결정구조는 무정형임을 알 수 있으며, 크롬산 전해조에서 제조된 막은 ${\gamma}-Al_2O_3$의 결정구조를 보이고 있다.

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Polymer Materials for Polymer Electrolyte Fuel Cells: Sulfonated Poly(ether sulfone)s for Fuel Cell Membranes

  • Kim, H.J.;Lee, S.Y.;Cho, E.;Ha, H.Y.;Oh, I.H.;Lim, T.H.
    • 한국고분자학회:학술대회논문집
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    • pp.185-185
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    • 2006
  • The performances of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), direct formic acid fuel cell (DFAFC) and direct methanol fuel cell (DMFC) with sulfonated poly(ether sulfone) membrane are reported. Pt/C was coated on the membrane directly to fabricate a MEA for PEMFC operation. A single cell test was carried out using $H_2/air$ gases as fuel and oxidant. A current density of $730\;mA/cm^2$ at 0.60 V was obtained at $70^{\circ}C$. Pt-Ru (anode) and Pt (cathode) were coated on the membrane for DMFC operations. It produced $83\;mW/cm^2$ of maximum power density. The sulfonated poly(ether sulfone) membrane was also used for DFAFC operation under several different conditions. It showed good cell performances for several different kinds of polymer electrolyte fuel cell applications.

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수전해 시스템에 적용 가능한 전해질막 연구 개발 동향 (Research and Development Trend of Electrolyte Membrane Applicable to Water Electrolysis System)

  • 임광섭;손태양;김기현;김정;남상용
    • 공업화학
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    • v.30 no.4
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    • pp.389-398
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    • 2019
  • 수소에너지는 화석연료의 사용으로 인해 나타나는 기후변화의 문제를 해결할 수 있는 방안일 뿐 아니라 산업용 전력 생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지로 인식되고 있다. 수소제조 방법 중 물의 전기분해를 이용한 방법이 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있으며, 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법은 화석연료 이용 제조 방법과 비교하여 보았을 때 지구환경 오염물질인 메탄, 이산화탄소 등의 배출이 없다. 본 총설은 수소제조 방법 중 하나인 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)에 대해서 분석하고 최근 연구 중인 탄화수소 전해질막의 동향 및 전해질막의 문제점인 크로스오버현상에 대해 설명하였다.

고분자 연료전지용 세공충진막의 제조 및 연료전지 특성 (Preparation of pore-filling membranes for polymer electrolyte fuel cells and their cell performances)

  • 최영우;박진수;이미순;박석희;양태현;김창수
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.278-281
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    • 2009
  • Proton exchange membrane is the key material for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Currently widely-used perfluorosulfonic acid membranes have some disadvantages, such as low thermal stability, easy swelling, excessive crossover of methanol and high price etc. Other membranes, including sulfonated polymer, radiation grafted membranes, organic-inorganic hybrids and acid-base blends, do not satisfy the criteria for PEMFC, which set a barrier to the development and commercialization of PEMFC. Pore-filling type proton exchange membrane is a new proton exchange membrane, which is formed by filling porous substrate with electrolytes. Compared with traditional perfluorosulfonic acid membranes, pore-filling type proton exchange membranes have many advantages, such as non- swelling, low methanol permeation, high proton conductivity, low cost and a wide range of materials to choose. In this research, preparation methodology of pore-filling membranes by particularly using all hydrocarbon polymers and fuel cell performances with the membranes are evaluated.

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휴대용 고분자전해질막 연료전지의 산화제 공급을 위한 전기침투 현상 기반의 공기펌프의 개발 (Air Pumps for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)

  • 권길성;김대중
    • 대한기계학회논문집B
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    • v.34 no.7
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    • pp.715-720
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    • 2010
  • 본 논문은 고분자전해질막 연료전지의 공기 공급을 위해 전기침투현상에 기반을 둔 공기 공급 방법을 제안하고 이를 실험적으로 평가하였다. 작동 유체의 구동을 위해서 전기침투펌프를 낮은 주파수의 교류 전기장에서 사용하였다. 작동 유체는 유연한 막에 의해 막 밀봉하였고, 막의 움직임에 의해 연료전지 내로 공기를 공급하였다. 본 연구에서는 전기침투현상 기반 공기펌프를 사용하여 연료전지의 공기 공급을 성공적으로 설명하였다. 펌프의 출력은 연료전지에서 생성되는 출력을 초과하였지만, 본 논문에서는 펌프의 출력 당 연료전지의 출력비를 줄이기 위한 몇 가지 방법들에 대해 설명하였다.

Perfonnance Evaluation of Single Cell and Stack of PolymerElectrolyte Fuel Cell by Using Transfer Printing Technique

  • KIM, CHANG SOO;CHUN, YOUNG-GAB;PECK, DONG-HYUN;YANG, TAE-HYUN
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • v.11 no.1
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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.

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