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탄화수소계 전해질막과 저온 전사법을 이용한 DMFC용 MEA 제조
하흥용(Ha, Heung-Yong),김수길(Kim, Soo-Kil) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
A low temperature decal (LTD) transfer method is tried to fabricated hydrocarbon (HC) membrane based MEA. Sandwiched structures of outer ionomer/catalyst/carbon coating/substrate, which had been developed for Nafion membrane, are used for transfer of catalyst to the HC membrane. Performances of the HC MEA before and after 500hr continuous operation are compared and it is found that a severe delamination occurs at the interface between the HC membrane and the catalyst layer, which is the main reason of the low performance and its degradation. The delamination is due probably to the different nature of HC membrane to the Nafion ionomer. A substitutional method, therefore, is suggested to overcome this. In such a way, the outer ionomer process is removed and the low transfer rate of catalyst by skipping the ionomer process is compensated with optimization of other process variables such as transfer time or temperature. The resulting performance is superior to the original LTD method, which can be explained in terms of low resistive components both in ohmic and kinetic.
직접 메탄올 연료전지용 산화극 제조 변수가 성능에 미치는 영향
김준희,하흥용,오인환,홍성안,이호인,Kim, Joon-Hee,Ha, Heung-Yong,Oh, In-Hwan,Hong, Seong-Ahn,Lee, Ho-In 한국전기화학회 2003 한국전기화학회지 Vol.6 No.1
Single cell performance has been investigated and characterized with variables in the fabrication of DMFC anode. The performance was checked as a function of ionomer content which affects ion conductivity in the catalyst layer, and catalyst slurry solvent which determines structure of agglomerates consisting of an ionomer and a catalyst. Anode with total ionomer to catalyst ratio of 0.6 showed the best performance and the lowest polarization resistance. Also, electrochemically effective surface area increased with ionomer content. As solubility of the ionomer decreases with decreasing solvent polarity, the size of agglomerates consisting of a catalyst and an ionomer became larger in the less polar solvent. The anode using DPK $(\varepsilon=12.60)$ as a solvent, which is less polar than generally-used water or alcohol species, showed the maximum performance and the lowest polarization resistance. 직접 메탄을 연료전지(DMFC)의 산화극 제조 변수들에 따른 단위전지의 성능변화 관찰 및 특성분석을 수행하였다. 촉매층에서의 이온 전도도에 영향을 주는 이오노머의 양과, 이오노머와 촉매의 결합구조를 결정하는 촉매 슬러리의 용매를 변수로 하였다 전체 이오노머의 비가 0.6일 때 최고 성능을 보였으며 분극 저항도 가장 작게 나타났다. 전기화학적 활성면적도 이오노머가 늘어날수록 증가하였다. 극성이 작은 용매일수록 이오노머가 잘 용해되지 않아 촉매 응집체의 크기가 커졌다 기존의 물이나 알코올 종류의 용매들에 비해 극성이 낮은 DPK $(\varepsilon=12.60)$를 사용하여 제조한 전극이 가장 높은 성능을 보였으며 낮은 분극 저항 값을 가졌다.
물의 결빙이 고분자전해질 연료전지 성능에 미치는 영향 및 그 원인에 관한 연구
고재준,조은애,하흥용,홍성안,이관영,임태원,오인환,Ko, Jae-Joon,Cho, Eun-Ae,Ha, Heung-Yong,Hong, Seong-Ahn,Lee, Kwan-Young,Lim, Tae-Won,Oh, In-Hwan 한국전기화학회 2003 한국전기화학회지 Vol.6 No.1
고분자 전해질 연료전지를 자동차용 동력원으로 사용하는 경우 겨울철 운전 시 연료전지 내에 존재하는 물이 결빙하여 연료전지의 성능을 저하시킬 수 있다. 물의 결빙이 연료전지의 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 연료전지의 온도를 운전온도인 $80^{\circ}C$에서 물이 결빙하기에 충분한 온도인 $-10^{\circ}C$까지 열순환하면서 전류전압 곡선을 측정했다. 열순환이 반복됨에 따라 물의 상변화와 이에 따른 부피변화로 인해 연료전지의 성능이 감소했다. 물의 결빙이 연료전지의 성능을 저하시키는 원인을 규명하기 위해 BET분석과 순환전류전압법, 임피더스 분석을 이용해 열순환이 전극의 구조와 분극 저항에 미치는 영향을 조사했다. Freezing of water in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) may cause severe problems in driving a fuel cell vehicle during the winter time. Characteristics of PEMFC which suffered low temperatures below zero degree was examined with the thermal cycles from 80 to $-10^{\circ}C$. With the thermal cycles, the cell performance was degraded due to the phase transformation and volume changes of water. Effects of freezing of water in PEMFC on the electrode structure and polarization resistance were examined by BET analysis, cyclic voltammetry, and AC impedance spectroscopy.
황상엽(Hwang, Sang-Youp),하흥용(Ha, Heung-Yong) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.11
본 연구에서는 소형 카트용 스택제작에 사용하기 위한 분리판에 관한 연구를 진행하였다. 분리판의 두께가 감소해야 스택의 부피를 줄이고 출력밀도를 높일 수 있기 때문에 분리판 두께 감소를 위한 채널의 깊이 최적화 실험을 진행하였다. 이를 위해 캐소드 채널 깊이에 따른 DMFC 성능의 변화를 관찰하기 위해 캐소드 채널의 깊이를 0.3mm에서부터 1.0mm로 변화시켰다. 채널깊이가 0.5mm일 때 가장 좋은 성능을 보였는데, 원인으로는 단면적 감소에 의한 선속도의 증가와 내부 압력증가를 들 수 있다. 채널깊이 변화에 따른 영향을 분석하기 위해 마노미터를 이용하여 차압을 측정하였고, 임피던스 분석법을 통해 전극의 저항을 측정하였다.