Development of olefin/paraffin separation has been performed in various industries and institution. Especially, huge amount of light olefins such as ethylene and propylene are produced in chemical and petroleum industry. However, it is very difficult to separate olefin from paraffin. Distillation process used to separate mixture gas so far, but it needs large amount of capital cost and energy. Facilitated transport membrane is in the limelight for the separation of olefin/paraffin because of its simplicity and low energy consumption. Olefins and transition metal ions act electron donor/acceptor each other for synthesizing π-complexation. Silver (Ⅰ) ions is commonly used as a carrier for facilitated olefin transport. In this study, AgBF4 solution was produced as electrolyte for the olefin separation composite membrane. The composite hollow fiber membrane was evaluated using pure gas and mixed gas of propylene and propane.

과불소계 술폰화 이오노머(perfluorinated sulfonic acid ionomers; PFSAs)는 뛰어난 수소이온전도성과 높은 내화학성으로 인해 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte fuel cells)용 고체전해질로 널리 사용되고 있다. 그러나 PFSA 전해질은 가습-건조조건에서 연료전지가 구동에 따라 반복적인 팽윤-수축으로 인해 전극층이 전해질로부터 탈리되어 전기화학적 수명특성이 감소되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다공성 PTFE support film의 기공특성에 대한 이해를 바탕으 로 기공구조 내 나피온 이오노머를 함침시키는 강화막을 제조하였고, 기본특성을 평가하였다. 제조된 강화막은 매우 높은 수 소이온전도도(~0.5 S cm-1@90°C in liquid water)를 나타내었다.

The effects of the mixing of an active material and a conductive additive on the electrochemical performance of an electric double layer capacitor (EDLC) electrode were investigated. Coin-type EDLC cells with an organic electrolyte were fabricated using the electrode samples with different ball-milling times for the mixing of an active material and a conductive additive. The ball-milling time had a strong influence on the electrochemical performance of the EDLC electrode. The homogeneous mixing of the active material and the conductive additive by ball-milling was very important to obtain an efficient EDLC electrode. However, an EDLC electrode with an excessive ball-milling time displayed low electrical conductivity due to the characteristic change of a conductive additive, leading to poor electrochemical performance. The mixing of an active material and a conductive additive played a crucial role in determining the electrochemical performance of EDLC electrode. The optimal ball-milling time contributed to a homogeneous mixing of an active material and a conductive additive, leading to good electrochemical performance of the EDLC electrode.

Numerical simulations of liquid water droplets interacting with gas channel walls in a polymer electrolyte membrane fuel cell are performed with the volume of fluid (VOF) method. To investigate the effect of channel wall wettability, the contact angles of gas diffusion layer (GDL) and the side/top walls are varied as 45, 90, and 140 degrees. Two different water injection inlet locations are selected to investigate the interactions of liquid water with the different gas channel walls. As the GDL contact angle increases, the GDL surface water coverage ratio and the water volume ratio decrease. When the water injection hole is located near the side wall, the GDL surface water coverage ratio decreases and the water volume ratio increases as the contact angle of the side and top walls decreases. In conclusion, the GDL surface water coverage ratio and the water volume ratio may compete with each other to determine the fuel cell performance.

Much research into fuel cells operating at a temperature below 800℃. is being performed. There are sig-nificant efforts to replace the yttria-stabilized zirconia electrolyte with a doped ceria electrolyte that has high ionic con-ductivity even at a lower temperature. Even if the doped ceria electrolyte has high ionic conductivity, it also shows highelectronic conductivity in a reducing environment, therefore, when used as a solid electrolyte of a fuel cell, the power-generation efficiency and mechanical properties of the fuel cell may be degraded. In this study, gadolinium-doped ceriananopowder with Al2O3 and Mn2O3 as a reinforcing and electron trapping agents were synthesized by ultrasonic pyrol-ysis process. After firing, their microstructure and mechanical and electrical properties were investigated and comparedwith those of pure gadolinium-doped ceria specimen.

A numerical analysis was performed to study PEMFC performance characteristics depending on the flow direction of cathode reactant gas, cathode relative humidity, and porosity of gas diffusion layer. As cathode relative humidity decreases and porosity increases, current density increases due to better diffusion of reactant gas to cathode surface. As current density increases, power density increases initially and then decreases with its maximum located around current density value of 2.2 Amperes per square centimeter. From the analysis of current density distribution inside membrane, the counter-flow cases show more uniform profile across the membrane than the co-flow cases due to more uniform reactant gas supply.

In this study, we present a more electrochemically enhanced electrode using activated carbon (AC)-sulfur (S) composite materials, which have high current density. The morphological and micro-structure properties were investigated by transmission electron microscopy. Quantity of sulfur was measured by thermogravimetric analysis analysis. The electrochemical behaviors were investigated by cyclic voltammetry. As a trapping carbon structure, AC could provide a porous structure for containing sulfur. We were able to confirm that the AC-S composite electrode had superior electrochemical activity.

PVA와 PAA블랜드의 용액주조법을 통하여 겔 고분자 전해질막이 제조되었다. 블랜드 내의 PAA함량은 30에서 80 wt% 사이 범위에서 조절되었다. 겔 고분자 전해질을 이용하여 아연공기전지를 제작하였다. 제조된 겔 고분자 전해질의 기계적, 전기적 특성을 인장실험과 임피던스 실험을 통하여 측정하였다. 아연공기전지의 성능은 current interrupt method와 정전류 방전실험을 통하여 측정하였다. 겔 고분자 전해질 내의 PAA함량이 증가함에 따라 인장강도 및 인장탄성계수가 감소하였다. 반면, PAA함량의 증가에 따라 겔 고분자 전해질막의 이온전도도는 증가하였다. 이와 같은 이온전도도의 증가의 아연공기전지 내에서의 효과는 current interrupt method와 정전류 방전실험에서 확인되었다. PAA함량이 높은 겔 전해질막으로 제조된 전지는 낮은 IR손실과 높은 방전용량을 보였다.

태양광 또는 풍력을 이용해 발생된 에너지를 효율적으로 저장과 사용을 위한 납 축전지의 성능을 향상 시키기 위해 전해액을 Semi-gel화 하여 납축전지에 적용하여 시험한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다. Semi-gel 전해액은 silica를 5wt.% 혼합한 전해액이 1시간 30분경과 시 gel화가 시작되었다. 이는 전해액이 격리판과 극판 활물질 내부까지 완전히 스며들기에 충분한 시간으로 가장 적정한 gel화 시간을 나타내었다. Semi-gel 전해액을 사용한 납축전지와 액상 전해액을 사용한 납축전지의 방전 성능을 비교한 결과, 저율방전 성능은 semi-gel전해액이, 고율방전 성능은 액상 전해액이 높은 성능을 나타내었다. 이는 gel 전해액의 경우 액상 전해액에 비해 반응속도가 느려 고율방전 성능이 낮은 것으로 나타내었다. 수명성능을 DOD 10%, DOD 100%로 시험한 결과, 5%-silica 전해액이 액상 전해액을 사용한 납축전지에 비해 우수한 수명 성능을 나타내었다. 이는 Semi-gel상 태의 전해액이 납축전지 내부 화학반응 시 발생하는 gas의 재결합 효율을 높여 전해액 감액량이 최소화로 한 결과로 수명성능에서 큰 차이를 나타내었다. 태양광, 풍력 등과 같은 에너지 저장 효율을 높이고, 수명성능을 향상시키기 위해 전해액에 5%-silica전해액을 사용하면 전해액의 감액량이 최소로 되어 DOD 100% 수명시험의 경우 4.8%, DOD 10% 수명시험의 경우 20%의 수명성능이 향상되었다.

연료전지는 석유엔진과 비교하여 높은 전류밀도와 효율성, 그리고 친환경적이기 때문에 21세기 들어 대체 발전시스템으로서 각광받아왔다. 연료전지 시스템에서 고분자 전해질 막은 핵심부품으로써 현재 Nafion막이 연료전지시스템에서 사용 중이지만 높은 제조단가와 고온에서 낮은 전도도를 가지는 단점을 가지고 있다. 그러므로 많은 학자들이 낮은 제조단가, 높은 물리적 특성들을 달성하기 위한 연구를 진행하여 왔으며 연료전지의 상용화와 동시에 고성능의 연료전지의 개발을 위하여 많은 방법들이 개발되어 왔다. 그중, 유무기 복합막은 유기물과 무기물의 물성을 균일하게 조합할 수 있으므로 잠재성을 가지고 있는 제조방법이다. 본고에서는 다양한 무기물이 사용되어 제조된 유무기 복합막의 연구동향에 대하여 조사하였다.

MAO(Micro-Arc Oxidation) method was used to make surface on 6063 Al specimen. This study was focused on an influence of voltage, density of electrolyte and a period of treatment on the change of surface microstructure by using SEM(Scanning Electron Microscope), EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). The microstructure shows higher roughness and thicker oxidized layer with increase of voltage and maintaining period of treatment. The density of electrolyte affected a formation of more dense surface and increase of a oxidized layer.

Li metal is accepted as a good counter electrode for electrochemical impedance spectroscopy (EIS) as the active material in Li-ion and Li-ion polymer batteries. We examined the existence of signal noise from a Li-metal counter quantitatively as a preliminary study. We suggest an electrochemical cell with one switchable electrode to obtain the exact impedance signal of active materials. To verify the effectiveness of the switchable electrode, EIS measurements of the solid electrolyte interphase (SEI) before severe Li+ intercalation to SFG6 graphite (at 〉 ca. 0.25 V vs. Li/Li+) were taken. As a result, the EIS spectra without the signal of Li metal were obtained and analyzed successfully for the following parameters i) Li+ conduction in the electrolyte, ii) the geometric resistance and constant phase element of the electrode (insensitive to the voltage), iii) the interfacial behavior of the SEI related to the Li+ transfer and residence throughout the near-surface (sensitive to voltage), and iv) the term reflecting the differential limiting capacitance of Li+ in the graphite lattice.

Poly(vinyl chloride)-g-poly(oxyethylene methacrylate) (PVC-g-POEM) 가지형 공중합체를 원자전달라디칼 중합을 통해 합성하여 전기변색소자의 전해질에 적용하였다. 가소화된 고분자 전해질은 가소제로서 propylene carbonate (PC)/ethylene carbonate (EC) 혼합물을 도입하여 제조하였으며, Lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium perchlorate (LiCIO4), lithium iodide (LiI) and lithium bistrifluoromethanesulfonimide (LiTFSI)를 사용하여 염의 종류에 따른 영향을 조사하였다. 광각 x-선 산란(WAXS)과 시차주사 열량법(DSC) 측정 결과 고분자 전해질의 구조와 유리전이온도(Tg)가 변하였고, 이는 POEM 내의 에테르의 산소와 리튬염 사이의 상호작용으로 인해 변했다는 것을 FT-IR 분광법을 통하여 확인하였다. 투과전자현미경(TEM) 측정 결과 PVC-g-POEM 가지형 공중합체의 미세상분리 구조가 PC/EC와 리튬염의 도입에도 변하지 않는 것을 관찰하였다. 가소화된 고분자 전해질은 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 전도성 고분자를 이용한 전기변색소자에 적용되었다.

염료감응형 태양전지를 위한 겔 고분자 전해질막을 제조하였다. 고분자물질로는 Poly(ethylene oxide) (PEO)를 사용하였으며, 가소제로서 poly(ethylene glycol) (PEG)을 첨가하였고, 전해질염 및 I-/I3-의 공급원으로서 KI 및 I2를 첨가하여 고분자 전해질막을 제조하였으며, 이와 같은 고분자 전해질막을 바탕으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다. 고분자 전해질 내의 가소제로서의 PEG는 95%의 함량으로 주입되었으며, 전해질 내의 EO 1 mole 당 KI mole 수([KI]/[EO] 비)가 0.022, 0.044, 0.066 및 0.088이 되도록 KI가 주입되었다. 이러한 방식으로 제조된 겔 전해질막은 상온에서 왁스(wax) 형태를 보였다. 낮은 KI 함량의 영역에서는 KI 함량이 증가하면서 전해질막을 통한 이온전도도가 증가하였으며, [KI]/[EO]비가 0.066인 때에 이온전도도는 최대값을 보인 후 0.088로 증가하면서 이온전도도는 감소하였다. 염료감응형 태양전지에 있어서는 고분자 전해질막 내의 KI 함량이 증가하면서 VOC는 지속적으로 감소하였다. 반면, JSC의 경우 낮은 KI 함량의 범위에서는 KI 함량이 증가하면서 JSC는 증가하였으며 [KI]/[EO]비가 0.044인 때에 JSC가 최대값을 보인 후 그 이상의 높은 범위에서는 KI함량의 증가에 따라 JSC는 감소하였다.

This study is aimed to increase the activity of cathodic catalysts for PEMFCs(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells). we investigated the temperature effect of 20wt% Pt/C catalysts at five different temperatures. The catalysts were synthesized by using chemical reduction method. Before adding the formaldehyde as reducing agent, process was undergone for 2 hours at the room temperature (RT), 40˚C, 60˚C, 80˚C and 100˚C, respectively. The performances of synthesize catalysts are compared. The electrochemical oxygen reduction reaction (ORR) was studied on 20wt% Pt/C catalysts by using a glassy carbon electrode through cyclic voltammetric curves (CV) in a 1M H2SO4 solution. The ORR specific activities of 20wt% Pt/C catalysts increased to give a relative ORR catalytic activity ordering of 80˚C > 100˚C > 60˚C > 40˚C > RT. Electrochemical active surface area (EAS) was calculated with cyclic voltammetry analysis. Prepared Pt/C (at 80˚C, 100˚C) catalysts has higher ESA than other catalysts. Physical characterization was made by using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). The TEM images of the carbon supported platinum electrocatalysts (80˚C, 100˚C) showed homogenous particle distribution with particle size of about 2~3.5 nm. We found that a higher reaction temperature resulted in more uniform particle distribution than lower reaction temperature and then the XRD results showed that the crystalline structure of the synthesized catalysts are seen FCC structure.

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 연료가습을 위하여 막 증발법을 적용한 막가습기를 제작하여 특징과 성능을 알아보았다. 막가습기 내부 물의 온도를 30~60℃, 연료기체의 유속을 300~3,000 mL/min, 막 가닥수를 10, 50, 100 가닥으로 변화 하였을 때 결과를 dew point로 나타내었다. 그 결과 60℃일 때 51.19℃, 900 mL/min일 때 54.22℃, 100 가닥일 때 60.03℃로 연료 가습성능이 가장 좋았다. 특히, 막 가습기 물질 전달식의 모델링을 통해 연료전지에 적용할 때 막 가습기 공경 크기에 따른 반응기체의 가습량을 예측하는 것이 가능하였다. 100 W급 스택에 적용하였을 때, 전압과 출력값이 변화되지 않고 안정적으로 작동하였으며 제작한 막 가습기는 기존 기포가습기보다 부피는 훨씬 작으면서도 가습 성능은 우수한 것을 알 수 있었다.

다공성 Poly(propylene) 분리막의 지지 하에 전해질 용액 (EC/DEC 1 : 1 혼합물 내의 LiPF6 1 M 용액) 내에서 DEGDMA [Di(ethylene glycol) dimethacrylate]의 70℃ 열중합을 통하여 겔 고분자 전해질(GPE)막이 합성 되었다. 합성된 겔 고분자 전해질막의 이온전도도 및 전기화학적 안정성은 AC 임피던스법 및 CV (cyclic voltametry)법에 의하여 측정 평가하였다. 겔 고분자를 전해질로, 그리고 양극 및 음극으로는 각각 LiMi0.8Co0.2O2 및 graphite로 이용하여 리튬이온전지(LIB)도 제작하였다. 열중합을 통하여 리튬 이온전지에 적합한 이온전도도(10 -3 S/cm 이상) 및 전기화학적 안정성을 보이면서 자체적인 성상을 유지하는 겔 고분자 전해질막을 얻을 수 있었다. 단량체 함량 5%의 전구체로 제작한 겔 고분자 전지는 단량체 함량이 7.0% 및 10.0%인 경우에 비하여 우수한 고율 및 충-방전 효율을 보였다.

원자전달 라디칼 중합을 이용하여 poly(epichlorohydrine) (PECH)를 주사슬로 한 양친성 가지형 공중합체를 합성하였다. PECH로부터 poly(methyl methacrylate)(PMMA) 및 poly(butyl methacrylate)(PBMA)의 가지형 중합이 성공적임을 1H NMR과 FT-IR분석을 통해 확인하였다. 합성한 가지형 공중합체에 KI나 LiI 염을 도입하였을 때, ether 신축진동 피크가 낮은 wavenumber영역으로 이동하였으며, 이는 배위결합 상호작용 때문이다. PECH-g-PBMA 복합체의 이온 전도도는 PECH-g-PMMA 복합체에 비해 항상 높게 나타났는데, 이는 고무상인 PBMA 사슬의 높은 이동성으로부터 기인한 것으로 확인되었다. 최고 이온전도도 값은 질량비 10 wt%의 KI가 도입된 PECH-g-PBMA 전해질체에서 2.7 × 10 -5 S/cm로 나타났다.