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한국신재생에너지학회 한국신·재생에너지학회 학술대회 초록집 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
발행연도
2006.11
수록면
399 - 402 (4page)

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2011

고온/저가습 PEMFC 운전을 위한 Nafion®/ZrO₂-TiO₂ 복합 전해질 막의 특성 연구
박기태 ,  전정환 ,  최동웅 외 1명 한국수소및신에너지학회논문집 2011.02 학술저널

2006

고온/저가습 PEMFC운전을 위한 ZrO₂/NafionM 복합막 개발
박기태 ,  정운호 ,  최동웅 외 3명 한국신·재생에너지학회 학술대회 초록집 2006.11 학술대회자료

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현재까지 연료전지 전해질 막으로는 Nafion으로 잘 알려져 있는 perfluorosulfonic acid(PFSA)막이 주를 이루고 있다. 이 막들은 80?C 이하의 낮은 온도의 연료전지에서 가장 좋은 성능을 보인다. PFSA 막들은 탄소-불소로 이루어진 사슬의 특성상 산화, 환원의 조건에서도 뛰어난 안정성을 보이며 이온 전도도가 0.1S/cm 이상으로 기존에 알려진 전해질 막들 중 가장 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 연료전지의 작동온도가 100?C 이상의 높은 온도에서 는 막에 존재하던 수분이 제거되면서 수소이온 전도도가 떨어지며 기계적 물성도 떨어지는 문제점을나타낸다. 100?C 이상의 온도에서 연료전지를 작동시키면 양쪽의 전극에서 일어나는 촉매반응의 속도가 향상되며, 물의 끓는점 이상에서 작동되므로, 전지 내에서 다양한 상을 고려하지 않고 기화된 물만을 고려하여 설계를 할 수가 있다. 따라서 최근 이러한 고온/저가습 운전을 위 한 전해질 막의 개발을 위해 기존의 Nafion 막에 전도성 무기 입자를 도입하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전도성 무기 입자로서 ZrO₂나노입자를 합성하고, 이를 상용 10 wt.% Nafion 용액에 분산하여 solution casting 방법을 통해 61{mu}m 두께의 유기-무기 복합막을 제조하였다. 제조한 유기-무기 복합막의 성능 평가를 위하여 함수율, 이온 전도도, 당량무게 및 단위 전지를 이용한 전류-전압 곡선을 측정하여 상용 Nafion 112 막과 비교해 보았다. ZrO₂ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 100?C이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 130?C, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.
#고분자전해질 연료전지 #복합막 #고온 #저가습 #PEMFC #Composite membrane #High temperature #Low humidity

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