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자료유형
학술저널
저자정보
박치훈 (경남과학기술대학교[GNTECH] 에너지공학과) 이소영 (한국과학기술원 연료전지센터) 이창현 (단국대학교 에너지공학과)
저널정보
한국막학회 멤브레인 멤브레인 제27권 제5호
발행연도
2017.1
수록면
389 - 398 (10page)

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연료전지용 고분자 전해질막에 있어서 가장 중요한 특성인 수소이온 전달 능력은 내부에서 형성되는 수화채널의 분포 및 형상에 큰 영향을 받게 된다. 비과불화탄소계인 탄화수소계 전해질막의 경우, 과불화탄소계 전해질막인 나피온에 비하여 이러한 수화채널이 약하게 형성되는 것으로 알려져 있으며 따라서 상대적으로 낮은 이온전달 성능을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 컴퓨터를 이용한 전산모사 기술의 하나인 메조스케일 전산모사 기술을 이용하여 탄화수소계 연료전지용 전해질막인 술폰화 폴리이미드의 가습조건에서의 수화채널 형성 및 상분리 현상을 관찰하였다. 이를 통하여 술폰화 폴리이미드 내부에서 물분자 비드는 친수성 영역 전체에 걸쳐서 고르게 분포되며 명확한 수화 클러스터는 높은 술폰화도에서만 형성되는 것이 관찰되었다. 또한, 술폰화 폴리이미드 모델은 저가습 상태에서 수화 채널을 형성하는데에 나피온 모델에 비하여 더 어렵다는 것이 관찰되었다. 이러한 결과들은 비과불화불소계인 탄화수소계 전해질막의 수화채널 형성에 대한 기존 이론을 명확하게 뒷받침하고 있으며, 술폰화 폴리이미드의 전도도 경향도 잘 설명을 하고 있다. 따라서 메조스케일 전산 모사 기술은 연료전지용 전해질막의 상분리 현상 및 수화채널을 분석하고 이온전도 특성을 규명하는 데에 있어서 매우 효과적인 기술이 될 수 있다는 것을 확인하였다.
#fuel cells #polymer electrolyte membranes #mesoscale simulation #phase separation #water channel

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P. J. Egan / 2016 / Recent improvement and projected worsening of weather in the United States / Nature 532:357 google schola S. L. Lewis / 2016 / The paris agreement has solved a troubling problem / Nature 532:283 google schola J. Watson / 2016 / Bring climate change back from the future / Nature 534:437 google schola O. Savadogo / 1998 / Emerging membranes for electrochemical systems : (I)solid polymer electrolyte membranes for fuel cell systems / J. New Mater. Electrochem. Syst 1:47 google schola B. C. H. Steele / 2001 / Materials for fuel-cell technologies / Nature 414:345 google schola

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