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금속을 표면처리한 연료전지자동차용 카본컴포지트 분리판 개발을 위한 연구
구영모(Youngmo Goo),김명환(Myong-hwan Kim),라영미(Youngmi Ra),유승을(Seung-eul Yoo),서준택(Joon-taik Suh),이용헌(Yong-hun Lee) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2011 No.5
현재 연료전지자동차용으로 사용되는 분리판은 생산성과 진동 등의 환경요인에 우수한 금속소재를 이용하고 있다. 하지만, 금속분리판의 경우 소재가 가지고 있는 가격과 산화, 환원반응에 의한 부식문제가 존재하기 때문에 FCEV(Fuel cell electric vehicle)용 분리판으로 최종적인 해답이라고는 말할 수 없다. 대체 분리판 중카본컴포지트 분리판(Carbon composite bipolar plate)은 강도가 낮아 자동차용 보다는 현재 가정용 또는 발전용 연료전지로 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 내식성과 가격이 저렴한 카본컴포지트(흑연복합) 분리판의 카본과 수지함량을 변화시켜 강도를 증가시키고 단점인 전기전도도를 향상시키기 위해 금속을 표면에 처리하는 메탈카본컴포지트 분리판에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 수지함량을 증가시켜 40㎫이상의 굴곡강도를 얻었으며 수지함량으로 인해 감소된 분리판의 전기전도도(Thur-plane)를 수십 ㎛의 Ni과 수십 ㎚의 Au를 표면처리하여 161 S/㎝까지 향상시킬 수 있었다. 금속을 표면처리한 카본컴포지트 분리판을 이용한 단위전지 시험 결과 graphite 분리판을 이용한 단위전지와 거의 동등한 수준의 성능이 구현되었다.
Glucose Detection with Radio Frequency Biosensor
박형구(Hyung Goo Park),정영모(Youngmo Jung),윤형서(Hyongseo Yoon),오주영(Juyoung Oh),임주환(Juhwan Lim) 한국생산제조학회 2011 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.4
A glucose detecting biosensor, based on the S parameter in RF, is presented in this article. Glucose is possible to finely detect with PBA on the surface of the nano-scaled graphene. This PBA provides the excellent sensitivity and accuracy, covalently bonded to two or three hydroxides of glucose.
연료전지용 금속분리판 내구성 향상을 위한 C-film 표면처리 기술 개발
김명환(Myong-Hwan Kim),구영모(Youngmo Goo),유승을(Seung-Eul Yoo) 한국자동차공학회 2009 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2009 No.11
본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지용 금속분리판의 내구성 향상을 위한 금속첨가(W, Ti, Mo)amorphous C-film(AC-film) 및 순수 amorphous C-film(PAC-film)을 이용하여 전도성을 부여하는 표면처리 방법을 개발하였으며, stainless steel 304를 모재로 하여 금속분리판을 제작하였다. 금속첨가 AC-film의 경우 제작된 금속분리판 및 물성분석용 샘플을 이용하여 내구성, 전기화학적 부식 특성, 성능평가 및 접촉저항을 측정하였으며, 또한 순수 amorphous C-film을 이용하여 불활성조건에서 열처리 온도(300, 400, 500, 550, 600, 700℃)에 따른 접촉저항 및 체적저항을 분석하였다. 금속첨가(W, Ti, Mo) C-film의 연료전지환경에서의 부식전류밀도는 각각에 대해 6.69, 1.2, 1.0㎂/㎠로 모재인 STS 304의 25㎂/㎠에 비해 우수한 부식특성을 보였다. 초기성능에서 Mo C-film분리판의 경우 300mA/cm2에서 0.757V로 측정되었고, 이는 graphite 분리판의 0.758V와 유사한 성능을 보였다. 내구성평가에서 초기성능대비 10% 감소하는데 소요된 시간은 graphite는 2,000시간으로 나타났으며, Mo AC-film 분리판은 1,700시간으로 측정되었다. 1,500시간까지의 성능 감소율은 graphite, (W, Ti, Mo AC-film)분리판 각각에 대해 37.7, 60.3, 92.8, 45.7㎶/hr로 나타났다. 또한 PAC-film의 경우 700℃에서 열처리한 분리판에서 graphite와 동등한 접촉저항 값을 보였으며, 표면처리전 모재인 STS304에 비해 약 50배 좋은 성능을 보였다. 체적저항의 경우 600℃에서 열처리한 분리판에서 graphite와 유사한 770S/㎝의 전기전도도를 보였으며, 550℃이상에서 열처리한 분리판의 경우 연료전지용 금속분리판으로 사용이 가능할 것으로 판단된다. 그러나 700℃이상의 온도에서 열처리를 할 경우 모재의 열팽창에 의해 표면처리물질 일부가 박리되는 현상을 보였다. 따라서 모재가 stainless steel일 경우에는 최적의 열처리 온도는 550℃에서 700℃사이가 될 것으로 예상된다.