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제안 방법
- 위와 같이 국외에서는 SO2의 피독에 관한 많은 연구가 진행되고 있지만 국내에서는 연구가 활발히 진행되고 있지 않아 본 연구에서는 PEMFC 단위전지를 이용하여 고농도의 이산화황이 PEMFC의 성능에 미치는 영향을 이산화황의 농도와 피독 시간 등의 조건을 달리하여 실험하였으며, 순환전류 전압법을 이용하여 피독 된 단위전지의 성능 회복율을 측정하였다.
- MEA의 활용면적은 25 cm2이었으며, 분극화곡선은 단위전지 온도 65℃, 상대습도 100%에서 연료극과 공기극은 각각 500 sccm과 1600 sccm의 흐름을 기준으로 0 A에서 30 A까지 1회 측정하였다.
- 이산화황 피독 실험은 공기극에 100 ppm으로 희석된 SO2/Air 혼합기체 실린더를 연결하고, 기기외부에 부착된 MFC를 이용해 공기극으로 공급되는 SO2의 농도를 조절하였으며, 전지에 공급되는 수소와 공기의 습도는 기기 내부의 가습기에 의해 유지시켰고, 단위 셀의 운전 온도도 전류 집합체에 붙어있는 열선으로 조절하였다.
- 단위전지 성능평가는 반응가스의 유량조절, 반응가스의 가습조절, 단위셀의 온도를 조절할 있는 연료전지 평가장치(100W, WonA Tech Co., Korea)을 사용하여 전류-전압 특성 및 시간에 따른 전지의 성능 변화를 측정함으로써 평가하였다. 연료전지 평가장치의 개략적인 구조는 Fig.
- 3에 나타내었다. 그리고 cyclic voltametry scan을 측정하기 위해 potentiostat(WonA tech Co., WPG 100e, Korea)를 사용하였다.
- 단위전지에 이산화황을 피독 후 성능저하와 CV(cyclic voltametry) scan을 통한 성능 회복실험에서 먼저 current density를 0.5 A/cm2, SO2를 1 ppm으로 고정하여 3시간 동안 단위전지의 성능변화를 확인한 후 다시 SO2의 농도를 5 ppm으로 증가하여 1시간 동안 피독하였다. 그 후 단위전지의 성능회복을 확인하기 위해 CV를 5회 scan하였다.
- 5 A/cm2, SO2를 1 ppm으로 고정하여 3시간 동안 단위전지의 성능변화를 확인한 후 다시 SO2의 농도를 5 ppm으로 증가하여 1시간 동안 피독하였다. 그 후 단위전지의 성능회복을 확인하기 위해 CV를 5회 scan하였다. Fig.
- 다음으로 CV scan을 통한 단위전지의 성능회복을 확인하기 위해 potentiostat를 이용해 0.05V-1.4V에서의 공기극의 산화-환원 곡선을 측정하여 Fig. 6에 각각 나타내었다. 이때의 수소와 질소의 유량은 각각 300 sccm, scan rate는 20 mV/s으로 하였다.
- 본 연구에서는 PEMFC 단위전지를 이용하여 공기극에서 SO2의 영향 및 CV scan을 통한 성능 회복실험결과 다음과같은 결론을 얻었다. 첫째, 피독 전 단위전지의 성능은 current density 0.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 단위셀의 MEA (Gore5710, MEA, USA)의 막의 두께는 18 μm, 연료극과 공기극에 촉매로 사용된 백금 함유양은 각각 0.4 mg/cm2의 제품을 사용하였으며, GDL(SGL, 35BC, USA)의 자세한 특성을 Table 1에 나타내었다.
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