[논문]후코이단과 탄닌산에 의한 PEMFC 고분자막의 내구성 향상

이미화; 오소형; 추천호; 김영숙; 나일채; 박권필

doi:10.9713/kcer.2023.61.1.45

[국내논문] 후코이단과 탄닌산에 의한 PEMFC 고분자막의 내구성 향상
Enhancement of Membrane Durability in PEMFC by Fucoidan and Tannic Acid 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.61 no.1, 2023년, pp.45 - 51

이미화 (순천대학교 화학공학과) , 오소형 (순천대학교 화학공학과) , 추천호 ((주)ETIS) , 김영숙 ((주)ETIS) , 나일채 ((주)CNL Energy) , 박권필 (순천대학교 화학공학과)

초록
AI-Helper

PEMFC(고분자전해질 연료전지) 고분자막의 내구성을 향상시키기 위해서 라디칼 제거제와 지지체가 사용되고 있다. 본 연구에서는 화학적 내구성과 물리적 내구성을 향상시키기 위해서 해조류에서 추출한 후코이단과 가교제 역할을 하는 탄닌산을 첨가한 고분자막의 내구성을 평가하였다. 물리적 내구성은 인장강도를 측정해 확인했고, 화학적 내구성은 Fenton 실험으로 측정하였다. 막과 전극합체(MEA)를 제조하여 셀에서 가속 내구 평가를 통해 기계적 내구성과 화학적 내구성을 평가하였다. 인장강도 측정으로 후코이단과 탄닌산의 변형율과 항복강도 등을 향상시켜 고분자막의 기계적 내구성을 향상시킬 수 있음을 보였다. 후코이단이 라디칼 제거제 역할을 함을 Fenton 실험에서 확인했다. 단위전지에서 가속 내구 실험 결과 후코이단은 화학적 내구와 기계적 내구를 모두 향상시켜 무첨가막보다 가속 내구 평가 시간을 38.1% 증가시켰고, 탄닌산을 추가하면 기계적 내구성 향상에 의해 고분자막의 내구성이 13.9% 향상되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to improve the durability of the PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cells) polymer membrane, a radical scavenger and a support are used. In this study, the durability of membranes containing fucoidan extracted from seaweeds and tannic acid serving as a crosslinking agent is evaluated to improve chemical and physical durability. Physical durability is evaluated by measuring tensile strength, and chemical durability is measured by Fenton experiment. Membrane and electrode assembly (MEA) is prepared and mechanical and chemical durability are measured through accelerated durability evaluation in the cell. The tensile strength measurement showed that fucoidan and tannic acid can improve the mechanical durability of the membrane by improving the strain rate and yield strength. It is shown in Fenton experiment that fucoidan acts as a radical scavenger. As a result of the accelerated durability test in the unit cell, fucoidan improved both chemical and mechanical durability, increasing the accelerated durability evaluation time by 38.1% compared to the additive-free membrane. When tannic acid is added, the durability of the polymer membrane is improved by 13.9% by improving the mechanical durability.

Keyword

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Structure of Fucoidan.
그림 Fig. 2. Comparison of fluoride emission from membranes after Fenton reaction.
그림 Fig. 3. FT-IR of membranes before and after Fenton reaction a) without additives b) with 2% Fucoidan and 2% tannic acid.
그림 Fig. 4. SEM image of the membrane surface after Fenton test a) without additives b) with 2% Fucoidan and 2% tannic acid.
그림 Fig. 5. Variation of OCV of membrane a) without additives b) with 2% Fucoidan and 2% tannic acid, during accelerated durability test.
그림 Fig. 6. Variation of Hydrogen Crossover Current Density of membranes during accelerated durability test.
그림 Fig. 7. Comparison of stress vs strain curves of membranes with additives.
그림 Fig. 8. Change of short resistance of membranes during accelerated durability test.
표 Table 1. Characteristics of membranes by measurement of tensile strength

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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