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NTIS 바로가기한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.30 no.6, 2019년, pp.523 - 530
박범준 (한국에너지기술 연구원 연료전지 연구실) , 이선호 (한국에너지기술 연구원 연료전지 연구실) , 우승희 (한국에너지기술 연구원 연료전지 연구실) , 박석희 (한국에너지기술 연구원 연료전지 연구실) , 정남기 (충남대학교 에너지과학기술대학원) , 임성대 (한국에너지기술 연구원 연료전지 연구실)
For the low-Pt electrodes for polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs), the optimization of ionomer content for anode catalyst layers was carried out. A commercial catalyst of 20 wt.% Pt/C was used instead of 50 wt.% Pt/C which is commonly used for PEMFCs. The ionomer content varies from 0.6 to 1.2 b...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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고분자 전해질 연료전지란 무엇인가? | 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte mem-brane fuel cell, PEMFC)는 수소의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 고효율 친환경의 발전장치이다. 연료전지를 구성하는 단위전지는 수소의 산화반응(hydrogen oxidation reaction, HOR)과 산소의 환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)을 통하여 반응을 완성하며, 이 전기화학반응을 원활하게 진행하기위해서는 백금과 같은 귀금속 촉매가 사용된다. | |
20 wt.% Pt/C 상용촉매를 사용하여 이오노머 함량을 I/C 기준으로 1.2로 달리하여 0.05mg/cm^2의 백금량을 지니는 촉매층을 초음파 스프레이 공정을 통해 제조하고 수소극으로 활용하기 위한 연구를 수행한 결과는 어떠한가? | 05 mg/cm2의 백금량을 지니는 촉매층을 초음파 스프레이 공정을 통하여 제조하고 이를 수소극으로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 제조된 촉매층을 공기극 및 수소극에 각각 적용하였을 경우에 공기극에서는 최적 이오노머 함량이 I/C 기준으로 0.8인 반면에 수소극에서는 1.0으로 다른 최적값을 보여주었다. 특히, 동일한 공기극을 사용하였음에도 불구하고 수소극의 이오노머 함량 변화만으로도 셀 성능이 매우 크게 변화되었으며, 수소극 촉매층의 I/C를 0.6에서 1.0으로 증가하였을 경우에 0.6 V 기준으로 2배 이상의 셀 성능향상이 관찰 되었다. CV에 의한 촉매층의 백금활성표면적(ECSA), 임피던스 분석에 의한 셀저항(HFR), Tafel plot, H2/N2 임피던스 분석을 통한 촉매층의 이온전달 저항, HOR 특성 등의 전기화학적 분석 결과를 기반으로 볼 때 수소극 촉매층의 이오노머 함량에 따른 친수성 변화가 막을 경계로 하는 수소극과 공기극 촉매층 사이의 물 흐름에 영향을 주며 이것이 막 저항 및 공기극 촉매층의 이온 전달 저항을 변화시키며 이것이 전체 셀 성능에 크게 영향을 주는 것으로 추측되었다. 공기극과 수소극의 상대습도를변화시키며 셀에서 배출되는 기체의 이슬점을 측정하는 등의 실험을 통한 보다 면밀한 물 흐름에 대한 이해는 추가 연구에서 진행 예정이다. | |
연료전지 상용화의 핵심 장애물은 무엇인가? | 연료전지를 구성하는 단위전지는 수소의 산화반응(hydrogen oxidation reaction, HOR)과 산소의 환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)을 통하여 반응을 완성하며, 이 전기화학반응을 원활하게 진행하기위해서는 백금과 같은 귀금속 촉매가 사용된다. 하지만 백금촉매의 높은 가격 이슈는 연료전지 상용화의 핵심 장해물이 되고 있다. 따라서 연료전지 전극에사용되는 백금 사용량을 줄이기 위한 저백금 전극 개발은 연료전지에서 중요한 연구 주제가 되어 왔다1-5). |
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