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문제 정의
- 하지만 전해질막 의 촉매층이 더욱 활성화되기 위해서는 단독으로 사용된 이온전도성 촉매층과 소수성 촉매층으로는 효율향상을 기대할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 이온전도성 촉매층과 소수성 촉매층을 결합한 이중구조 촉매층을 갖도록 전해질막을 설계하고 고분자전해질형 연료전지의 분극현상에 의한 영향분석을 통하여 이상적 작동을 위한 효율향상 방법을 제시하였다.
- 은 한계전류이다. 본 논문에 사용된 단위연료 전지의 출력목표는 Cell 전압이 최대로 접근할 수 있도록 분극을 최소화하는 것이다. 전극 구조의 향상, 좋은 전기촉매, 전도성이 좋은 전해질, 얇은 Cell 구성품 등 연료전지의 설계 조건을 개선함으로써 접근될 수 있다.
- 본 논문에서는 이러한 손실들을 면밀히 검토하기 위하여 각각의 손실원인과 특성들을 규명하였다. 첫째, 전압손실의 가장 주된 원인인 활성화 분극은 전극 표면의 전기화학적인 반응율이 느린 전극 운동의 지배를 받는 곳에 존재한다.
- 본 연구에서는 연료전지시스템에서의 손실 발생요인에 대하여 기술하였고 단위연료전지를 제작하여 시험운전을 하였다. 실험결과 성능향상을 위해서는 분극현상을 최소화할 수 있는 막가습 실시와 이중구조 촉매층 갖는 막-전극접합체가 요구됨을 알 수 있었다.
- 7V로 연료전지 효율은 47% 이상이 됨을 알 수 있었다. 이상과 같이 본 논문에서는 연료전지 작동시 변수가 되는 분극저항의 저감방법과 성능향상을 위한 연료전지의 시스템제어를 실시하여 최적의 운전조건의 확립하기 위하여 단위연료전지의 제작을 통한 실험을 실시하였다.
- 출력손실 원인은 전류밀도가 낮은 영역에서는 주로 활성 분극에 의한 영향으로 사료되며, 전류밀도를 높여 실험한 결과 내부저항과 확산분극에 의한 손실이 나타남을 알 수 있었다. 이와 같이 본 논문에서는 고분자전해질 연료전지시스템의 성능시험 및 효율성 평가를 통해 연료전지 제작에 관한 데이터를 확보하였다.
- 지금까지 기술한 결과로 본 논문에서는 단위연료전지를 제작하여 실험을 실시하였다. 제작에 사용된 고분자전해질 막으로는 DuP10 Nafion 115를 사용하였고 Nafkme Perfluorosulfonic Acid 계열의 고분자물질로 전해질로 사용하기 위해 막 표면의 유기물질을 제거하고 #형태로 이온 교 환을 하였다.
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