[기계공학] 직접 메탄올 연료전지의 제작 및 메탄올 농도에 따른 연료전지의 성능 해석
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요약문
Abstract
목차
List of Figures
제1장 서론
1.1 연구동향
1.2 연구목적
1.3 연구내용
제2장 이론적 배경
2.1 연료전지
2.2 연료전지의 장단점
2.3 연료전지의 종류
2.4 기본 이론
2.5 직접 메탄올 연료전지의 구성
2.5.1 고분자 전해질 막
2.5.2 MEA
2.5.3 전극
2.5.4 분리판
2.6 관련 논문 분석
2.6.1 직접 메탄올 연료전지 성능에 관한 실험연구
2.6.2 운전 조건에 따른 직접 메탄올 연료전지 성능
제 3 장 실 험
3.1 준비 및 제작
3.1.1 DM (Diffusion Media) 전처리 과정
3.1.2 나피온 멤브레인 전처리 과정
3.1.3 촉매 슬러리 제조
3.1.4 슬러리 도포 (CCE type)
3.1.5 Hot pressing 과정
3.1.6 셀 결합 및 Activation 과정
3.2 실험조건
제 4 장 실험결과 및 고찰
4.1 실험결과
4.1.1 메탄올 농도 변화에 따른 성능곡선
4.2 분석 및 고찰
4.2.1 분석
4.2.2 고찰
제 5 장 결 론
참고문헌
- 본문내용
-
2.5.1 고분자 전해질 막
고분자전해질 연료전지의 전해질은 H⁺를 전달하는 고분자 이온교환막을 사용한다. 고분자막은 anode와 cathode사이에서 수소이온의 전달체 역할을 하는 동시에 산소와 수소의 접촉을 막는 역할도 한다. 따라서 고분자 전해질 막은 수소이온전도성은 높아야 하는 대신 전자의 전도성은 낮아야 하고, 이온의 이동에 비하여 반응기체나 물의 이동이 적어야 하며 기계적 및 화학적 안정성이 높아야 한다.
고분자 전해질 막은 1959년 Grubb에 의해서 처음으로 연료전지에 도입된 후 1980년대에 들어서 활발한 연구에 의해 성능향상이 많이 이루어졌다. 고분자 전해질 막은 sulfonic acid 기를 포함하고 있는 고분자 구조로 되어 있으며, sulfonic acid 기인 는 수화작용에 의하여 완전히 해리되어 이동성이 있는 와 비이동성인 로 분리된다. 초기에는 hydrocarbon계 고분자인 sulfonated phenolformaldehyde와 polystyrene-divinylbenzene sulfonic acid가 사용되었다. 이 중에서 polystyrene-divinylbenzene sulfonic acid막은 Gemini 우주선의 연료전지에 이용되기도 하였으나 70℃ 이상에서는 성능이 급격히 떨어지는 단점이 있었으며, sulfonated phenolformaldehyde는 백금 존재하에서 가수 분해됨으로써 수명이 짧고 출력밀도도 매우 낮았다. 그러나 이러한 hydrocarbon계 고분자 대신 fluorine이 치환된 고분자가 사용되면서 성능이 크게 향상되었다. 즉, polyrifluorostyrene sulfonic acid 막은 비록 물리적 성질이 좋지 않아 실제로 연료전지에는 응용되지 못했지만 높은 성능을 보였으며, 1968년경 Du Pont에서 개발된 polyrifluorostyrene sulfonic acid 계통의 Nafion막은 획기적인 성능향상을 기록하였다. Nafion의 화학식은 대략 로서 구조식은 다음과 같은데, 여기서 m은 1이상, n은 2이다.
Nafion은 두께 50~175μm 의 얇은 막으로서 당량무게(equivalent weight)가 약 1,100이며 1M의 황산용액과 같은 이온 전도도를 갖은 산성 수용액 역할을 한다. Nafion이온 교환막은 산소의 용해도가 크고, 수소이온 전도도가 크며, 밀도가 낮고, 화학적 안정성 및 기계적 강도가 우수하다는 장점을 가지고 있다. 또한 물에 녹지 않지만 고분자에 대한 물의 용해도는 매우 커서 이상적인 고분자로서의 조건을 갖추었으며 또한, 강산과 산화제의 영향을 거의 받지 않고 50,000 시간 정도의 내구성을 지니고 있다. 시판되고 있는 Nafion은 보관을 위하여 Na⁺의 형태로 공급되는데 H⁺로 치환하기 위해서는 용액에 의한 전처리 공정이 필요하다.
Nafion은 고분자 무게의 20% 정도가 수화되면 수소이온에 대한 높은 전도성을 나타내는데 이때 수소이온은 수화된 형태로 막을 통과하게 된다. 따라서 고분자막이 수분을 잃고 건조해지면 수소이온전도도가 떨어지게 되고 막의 수축을 유발하여 막과 전극 사이의 접촉저항을 증가시킨다. 반대로 물이 너무 많으면 전극에 flooding 현상이 일어나 전극 반응
- 참고문헌
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참고문헌
[1] Kim Myung Sook, Journal of Koran Society of Analytical Science, Vol.3, No.3, 1990
[2] 수소 ·연료전지 기술개발의 중요성 신 동 열 ETIS 분석지 제23권
[3] 고영태, 이진홍: 공업화학, 3(4), 574(1992).
[4] 서상헌, 이도연, 이창식, "작동 조건 변화에 따른 직접 메탄올 연료전지의 성능 특성" 한국자동차공학회 추계학술대회 논문집, pp.1590-1596(2006)
[5] Kordesch, K. and Simader, G.: "Fuel Cells and Their Applications", VCH, Weinheim, Germany(1996).
[6] Srinivasan, S., Manko, D. J., Koch, H., Enayetullah, M. A. and Appleby, A. J.: J. Power Sources, 29, 367(1990).
[7] Grubb, W. T.: U. S. Patent 2,913,511(1959).
[8] Appleby, A. J. and Foulkes, F. R.: "Fuel Cell Handbook", Van Nostrand Reinhold, New York(1989).
[9] Wilkonson, D. K, Voss, H. H. and Prater, K.J. Power Sources, 49,117 (1994).
[10] Watanabe, M., Satch, Y. and Shimura, C. : in "Batteries and Fuel Cells for Stationary and Electric Vehivle Applications", ed. by Landgrebe, A. R. and Takehara, Z. I,. The Electrochemical Society, Vol. 93-8, p.302(1993).
[11] Reid, P. L.: U. S. Patent 4, 759, 882 (1988).
[12] Cisar, A. J. and Murphy, O. J.: U. S. Patent 5,513,831(1996).
[13] Nguyen, T. V. and White, R. E.:J. Electrochem. Soc.,140,2178(1993).
[14] Chow, C. Y. and Wozniczka, V. W.: U. S. Patent 5, 382,478(1995).
[15] Watanabe, M., Satoh, Y. and Shimura, C.:J. Electrochem. Soc., 140,3190(1993).
[16] Staschewski, D.:Int. J. Hydrogen Energy, 21,381(1996).
[17] Kolde, J. A., Bahar, B., Wilson, M. S., Zawodzinski, T. A. and Gottesfeld, S.: in "The 1st International Symposium on Proton Conducting Membrane Fuel Cells", Ed. by Gottesfeld, S., Halpert, G. and Landgrebe, A., The Electrochem. Soc, Vol.95-23, p.193(1995).
[18] Raistrick, I. D.: in "Proceedings of the Symposium on Diaphrams, Separators, and Ion Exchange Membranes", The Electrochemical Society(1986).
[19] Swathirajan, S. and Mikail, Y. M.:J. Electrochem. Soc., 138.1321(1991).
[20] Hamnett, A. and Kennedy, B. J.:Electrochim. Acta, 33, 1613(1988).
[21] Goodenough, J. B., Hamnett, A., Kennedy, B. J., Manoharahn, R. and Weeks, S. A.: J. Electroanal. Chem., 240, 133(1988).
[22] Aramata, A., Toyoshima, I. and Enyo, M.: Electrochim, Acta, 37, 1317(1992).
[23] Kadirgan, F., Beden, B., Leger, J. M. and Lamy, C.: J. Electroanal. Chem., 142, 171(1982).
[24] Shibata, M. and Motoo, S.: J. Electroanal. Chem, 229, 385(1987).
[25] Raistrick, I. D.: U. S. Patent 4,876,115(1989).
[26] Wilson, M. S. and Gottesfield, S.: J. Appl. Electrochem, 22, 1(1992).
[27] Wilson, M. S.: U. S. Patent 5,211,984(1993).
[28] Ticianelli, E. A., Derouin, C. R. and Srinivasan, S.: J. Electroanal. Chem., 251, 275(1988).
[29] Sasi Kumar, G., Raja, M. and Parthasarathy, S.: Electrochimica Acta, 40, 285(1995).
[30] Srinivasan, S., Velev, O. A., Parthasarathy, A., Manko, D. J. and Appleby, A. J.: J. Power Sources, 36, 299(1991).
[31] Watkins, D. S., Dircks, K. W. and Epp, D. G.: U. S. Patent 5,108,849(1992).
[32] Lawrance, R. J.: U. S. Patent 4,214,949(1980).
[33] Wilson, M. S., Springer, T. E., Zawodzinski, T. A., Davey, J. R., Derouin, C. R., Valerio, J. A. and Gottesfeld, S.: in Fuel Cell Seminar, San Diego, p.281(1994).
[34] Jiabin Ge, Hongtan Liu "Experimental studies of a direct methanol fuel cell", Journal of Power Sources, Vol.142,pp.56-69(2005)
[35]Guo-Bin Jung, Ay Su, Cheng-Hsin Tu, Fang-Bor Weng, "Effect of Operating Parameters on the DMFC Performance", Journal of Fuel Cell Scuence and Technology, Vol.2, pp.81-85(2005)
[36] Blomen, L. J. M. J. and Mugerwa, M. N.: "Fuel Cell Systems", Plenum Press, New York(1993).
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