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요약문

SUMMARY

표목차

그림목차

칼라

서론

목차

제1장 인산형 연료전지의 성능 개선 및 대면적화 연구 29

목차 31

제1절 서론 41

제2절 대면적 전극제조 및 특성 43

1. 전극 제조 43

가. 롤링법과 코팅법에 의한 전극 제조 방법[원문불량;p.47] 43

나. 전극제조 방법의 비교 50

2. 전극 제조 장치 제작 51

3. 롤링법과 코팅법에 의해 제조된 전극의 미세 조직 비교 분석 54

4. 결론 63

제3절 대면적 매트릭스 제조 및 특성 64

1. 메트릭스의 기존 제조방법 분석 및 구조 65

가. 종이형태의 매트릭스 제조 65

나. 코팅방법에 의한 메트릭스 제조 73

다. 메트릭스층의 구조 75

2. 코팅방법에 의한 대면적 메트릭스 제조실험 81

가. 실험방법 및 장치 81

나. 실험결과 및 고찰 88

3. 결론 93

제4절 단위전지 성능 시험 96

1. 단위전지 제조 및 실험 96

2. 롤링법과 코팅법에 의해 제조된 전극의 단위전지 성능 특성 98

3. 메트릭스별 단위전지 운전특성 101

가. 실험 102

나. 결과 및 고찰 102

4. 전극제조 조건별 단위전지 성능 특성 105

가. 백금첨가의 효과 107

나. 전극면적 크기 효과 109

다. 촉매층 두께의 영향 111

라. 전극구조의 영향: 이중구조 및 테프론층의 영향 113

마. 단위전지의 성능에 미치는 테프론 함량의 영향 116

5. 결론 121

제5절 다공성 바이폴라판 단위전지 성능 특성 123

1. 바이폴라 플레이트 (bipolar plate) 123

2. 치밀한 바이폴라판 124

가. 제조방법 124

나. 물리적 특성 124

3. 다공성 바이폴라판 125

가. 제조방법 125

나. 물리적 특성 126

4. 분리판 (separator) 126

가. Showa Denko사 분리판의 물성 127

나. Kobe Steel 과 Tokai Carbon 사의 분리판의 물성 133

5. 다공성 바이폴라판을 사용한 단위전지의 구조 134

6. 다공성 바이폴라판을 이용한 단위전지 제작 143

가. 치밀한 바이폴라 전극홀더 가공 143

나. 다공성 바이폴라판의 가공 145

다. 다공성 바이폴라판에 전극코팅 147

라. 다공성 바이폴라판을 이용한 단위전지의 성능시험 152

7. 결론 156

제6절 스택운전 설비구성 및 스택제작 157

1. 스택 운전 설비 157

가. 연료 공급 계통 158

나. 공기 공급 계통 158

다. 질소 공급 계통 159

라. 냉각 계통 159

2. 계측 제어 시스템 159

가. 개요 159

나. 소프트웨어의 구성 160

다. 하드웨어의 구성 168

3. 스택 제조 173

가. 전극 및 전해질 매트릭스 173

나. 바이폴라 플레이트 176

다. 냉각판 179

라. 스택 히타 179

마. Manifold 179

바. 밀봉 179

사. 조립 179

4. 450 ㎠ 면적의 스택 특성 184

5. 2000 ㎠ 면적의 스택 운전 186

가. 스택의 운전 186

나. 스택 매트릭스의 인산 wetting 187

다. 스택의 내부저항 측정 187

6／5. 결론 189

제7절 결론 및 향후 계획 191

참고 문헌 194

제2장 인산형 연료전지에 쓰이는 환원 촉매전극의 개발 및 특성연구 197

목차 199

제1절 촉매의 제조 및 특성연구 203

1. 서론 203

2. 연구 방법 및 장치 204

가. Pt-Cu-Fe 삼원 합금촉매의 제조 및 열처리 204

나. XRD, XPS 등을 이용한 특성연구 205

다. EXAFS를 이용한 특성 연구 205

라. Cyclic voltammetry를 이용한 백금 표면적의 측정 206

마. 산소 환원반응에 대한 활성 측정 206

3. 결과 및 토의 206

가. 분말 X-선 회절 실험 (powder XRD) 206

나. EXAFS 실험 (extended x-ray absorption fine structure) 213

다. 투과 전자 현미경 실험 (TEM) 218

라. X-선 광전자 분광법 (XPS) 222

마. 촉매의 산소환원 활성 226

제2절 탄소 지지체의 산소 작용기가 백금 촉매 특성에 미치는 영향 229

1. 서론 229

2. 실험장치 및 방법 230

가. 촉매제조 230

나. 산처리영향 조사 231

다. 일산화탄소 산화반응 233

3. 실험결과 및 토론 236

가. 촉매제조 및 산처리영향 236

나. 일산화탄소 산화반응 241

제3절 결론 247

참고 문헌 249

제3장 인산형 연료전지 전극의 내부식 특성에 관한 연구 (III) 255

목차 257

제1절 서론 261

제2절 실험 방법 262

1. 전극제조 및 실험장치 262

가. 전극 제조 262

나. 실험 장치 262

2. Wetting Treatment 263

3. AC-Impedance 실험 268

4. Current transient 실험 268

제3절 결과 및 고찰 269

1. AC-Impedance 실험 269

2. Kinetic parameter 274

3. 고온의 인산용액 내에서의 산소 환원 277

4. Current transient 실험 281

제4절 결론 283

참고 문헌 284

제4장 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스 특성 개선 연구 285

목차 287

제1절 서론 293

제2절 실험 297

1. 매트릭스의 제조 297

2. 단위전지의 구성 298

3. 측정 및 관찰 299

가. 시차열분석 (DTA) 299

나. 미세구조 및 표면상태 299

다. 기공 크기 분포 302

라. 기공율, 인산함침도, 기공압 302

마. 가소성 303

바. 교류임피던스 303

사. 순환전류전압법 304

아. 전류-전압 특성 304

제3절 결과 및 고찰 307

1. 가소제 첨가량 변화에 따른 영향 307

2. 매트릭스 제조 방법에 따른 영향 322

3. 가소제를 첨가한 코팅 매트릭스의 특성 분석 334

가. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 sheet 매트릭스의 특성 비교 334

나. 코팅 매트릭스에 대한 가소제 첨가 영향 339

제4절 결론 346

참고문헌 347

제5장 인산형 연료전지용 Polymer matrix 제조기술 351

목차 353

제1절 서론 357

제2절 실험방법 359

1. 시약 및 재료 359

2. 인산의 정제 및 제조 359

3. Pl power의 합성 및 안정성 360

4. 매트릭스 제작 362

5. 매트릭스의 기포압력 및 함침률 측정 364

6. 분석 및 측정 364

제3절 결과 및 고찰 367

1. PI의 일반적 성질 및 안정성 367

2. 함침률 및 기포압력 372

3. PI매트릭스와 PAn매트릭스를 이용한 단전지 운전 비교 378

제4절 결론 381

참고문헌 382

제6장 연료전지 가스통로 형상에 따른 유동의 최적화 383

기호설명 391

목차 385

제1절 서론 393

제2절 연료전지의 모델 395

1. 다공성 물질의 형태 395

2. 연료전지내의 흐름 396

가. 가정 및 기본 방정식 397

3. 연료전지내의 열·질량전달 398

제3절 난류유동 모델 기술 및 1방정식 난류 모델 400

1. 다공성 물질에서의 난류 400

2. 난류 모델 403

가. 난류 스케일과 난류 강도 403

나. 지배방정식 및 완결문제 405

다. 국부 1방정식 모델 407

3. 계산 방법 410

제4절 모델의 유효성 확인 411

1. 화학 반응이 없는 흐름에 대한 Cβ(이미지참조) 보정 411

제5절 연료전지 형상의 영향 및 모델별 계산 416

1. 연료전지 형상 및 Grid 조정 417

2. 계산 방법 418

3. 결과 419

가. 압력에 대한 계산 결과 419

나. x,y,z-방향 속도에 대한 계산 결과 419

다. 난류 유동에너지 K 및 유동에너지 소산률 ε에 대한 계산결과[원문불량;p.421~425,427~428,430~436,438~444] 420

제6절 결론 447

제7절 향후의 연구 방향 448

참고문헌 449

인산형 연료전지의 성능 개선 및 대면적화 연구 35

표 1.1. ERC 매트릭스의 물성 68

표 1.2. Tokai 탄화규소 매트릭스의 물성 69

표 1.3. 코팅용 탄화규소 매트릭스 조성(ERC) 73

표 1.4. 매트릭스별 평균 기공크기 및 기포압 77

표 1.5. 일정기공크기 이하의 기공함량(%) 78

표 1.6. PTFE 현탁액의 물성(Grade3) 83

표 1.7. Kureha Chemical 사의 다공성 바이폴라판 제조시 첨가물의 조건. 125

표 1.8. Kureha Chemical 사의 다공성 바이폴라 플레이트의 물성. 126

표 1.9. Showa Denko사의 다공성 탄소판의 물성 25). 127

표 1.10. Showa Denko사의 분리판(SG-3)의 물성 25) 127

표 1.11. 하중에 따른 분리판과 다공성탄소 사이 접촉저항(Showa Denko사). 128

표 1.12. Showa Denko사의 탄소분리판의 내구성 평가. 130

표 1.13. Showa Denko사의 탄소분리막의 조성. 131

표 1.14. Showa Denko사의 탄소분리판의 두께오차. 133

표 1.15. Kobe Steel 사의 분리판의 물성 26). 134

표 1.16. Tokai Carbon사의 분리판의 물성 27). 136

표 1.17. Tokai Carbon사의 혼용분리판(hybrid separator)의 물성. 137

표 1.18. 디지탈 입출력 장치의 특성 171

표 1.19. 스택 사양 175

인산형 연료전지에 쓰이는 환원 촉매전극의 개발 및 특성연구 200

표 2.1. Pt-Cu-Fe 합금 촉매들에 대한 XRD와 TEM 분석 결과. 213

표 2.2. Pt Lm에 대한 EXAFS spectra 분석 결과. 217

표 2.3. C 1s 지역에 대한 XPS 분석 결과. 224

표 2.4. Pt 4f 지역에 대한 XPS 분석 결과. 227

표 2.5. 각 촉매들의 산소 환원 반응에 대한 활성. 228

표 2.6. 탄소의 산처리 조건 231

표 2.7. 시료와 KBr의 비 232

표 2.8. 탄소의 표면관능기의 적외선 스펙트럼 236

인산형 연료전지용 전해질 매트릭스 특성 개선 연구 289

표 4.1. 가소제 첨가량에 따른 매트릭스의 특성값. 321

표 4.2. 가소제를 첨가한 매트릭스와 첨가하지 않은 매트릭스로 구성된 단위전지의 특성값. 321

표 4.3. 여러 제조방법으로 제조된 매트릭스의 물리적, 전기화학적 특성값 333

표 4.4. 코팅 매트릭스와 sheet 매트릭스로 구성된 단위전지의 특성값 340

표 4.5. 가소제를 첨가한 코팅 매트릭스와 첨가하지 않은 코팅 매트릭스의 특성값. 341

인산형 연료전지용 Polymer matrix 제조기술 355

표 5.1. 여러가지 매트릭스의 특성 377

연료전지 가스통로 형상에 따른 유동의 최적화 387

표 6.1. 난류 모델의 상수 408

표 6.2. 보정상수 Cβ(이미지참조)값의 변화에 따른 K-ε 모델의 해 415

인산형 연료전지의 성능 개선 및 대면적화 연구 37

그림 1.1. 롤링법에 의한 전극제조 공정도. 44

그림 1.2. 코팅법에 의한 전극제조 공정도. 47

그림 1.3. 코팅법으로 제조된 2000 ㎠ 의 대면적 전극.[원문불량;p.47] 49

그림 1.4. 코팅법으로 전극 제조시 사용된 전극제조 장치. 53

그림 1.5. 주사전자현미경으로 관찰한 전극의 단면도. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 55

그림 1.6. 배율 5000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 표면 구조. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 57

그림 1.7. 배율 20000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 표면구조. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 58

그림 1.8. 배율 5000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 단면 구조. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 59

그림 1.9. 배율 20000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 단면구조. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 60

그림 1.10. 배율 500배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극지지체의 구조 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극 62

그림 1.11. ERC의 종이모양 매트릭스 제조공정 66

그림 1.12. Tokai 매트릭스의 기공분포 70

그림 1.13. 매트릭스가 전해액 저장고 역할을 하는 스택구조 79

그림 1.14. 매트릭스 성형용 코팅기기 84

그림 1.15. 기포압 측정장치 87

그림 1.16. 매트릭스내 PTFE함량변화에 따른 단위전지 성능비교. PTFE 1%(●), PTFE 2%(▲), PTFE 5%(▽) 89

그림 1.17. PTFE함량변화에 따른 매트릭스의 기포압 변화 90

그림 1.18. 매트릭스 성형두께별 전지성능. 0.1mm(■), 0.15mm(●), 0.22mm(▲) 91

그림 1.19. 매트릭스 두께에 따른 기포압변화 92

그림 1.20. 매트릭스의 미세구조 (a) 전극위에 매트릭스가 코팅된 모습 (b) 소결전의 매트릭스 (c) 소결후의 매트릭스 (d) Tokai 매트릭스 94

그림 1.21. 롤링 방법에 의해 제조된 단위전지의성능 특성. 99

그림 1.22. 코팅 방법에 의해 제조된 단위전지의 성능 특성. 100

그림 1.23. 코팅방법 및 Tokai 매트릭스를 사용한 단위전지의 장시간 운전특성. 매트릭스를 산소극에 코팅한 것(○), 수소극과 산소극 양쪽에 코팅한 경우(●), Tokai 매트릭스를 사용한 것(▲) 103

그림 1.24. 단위전지성능에 미치는 전극촉매층내 백금함량의 영향. 108

그림 1.25. 단위전지성능에 미치는 전극면적 크기의 영향. 110

그림 1.26. 단위전지성능에 미치는 전극 촉매층의 두께의 영향 112

그림 1.27. 여러 가지 전극구조의 개략도. (a) 기존전극 구조, (b) 이중전극구조, (c) 테프론층 전극 구조. 114

그림 1.28. 단위전지성능에 미치는 전극구조의 영향. 115

그림 1.29. 전극촉매층내 테프론 함량에 따른 단위전지 초기성능 특성. 117

그림 1.30. 전극 촉매층내 테프론 함량에 따른 단위전지 운전특성. 120

그림 1.31. 탄소분리판과 다공성 탄소판의 접촉저항 측정방법에 대한 개략도 129

그림 1.32. 인산중에서 탄소분리판의 부식정도를 나타내는 전형적인 분극곡선 129

그림 1.33. 탄소 분리판의 기공크기에 따른 기공도와 누적기공도 132

그림 1.34. 탄소 분리판의 두께방향 비저항 측정방법의 개략도 132

그림 1.35. Tokai Carbon 사의 혼용 분리판(hybrid separator) 135

그림 1.36. IFC의 대표적 두가지 시스템의 스텍구조 비교 (A) New York, Manhattan 시스템 (B) Tokyo, GOI 시스템 138

그림 1.37. 다양한 전극구조의 비교 (A) Engelhard A-B-A 구조 (B) Toshiba hybrid 스텍구조 (C) 다른 복합구조 (D) Kureha KES-1 전극기판 139

그림 1.38. 인산형 연료전지스텍내 전해질 저장소의 구조 (A) 치밀한 바이폴라판 (B) 다공성 바이폴라판 144

그림 1.39. 단위전지 시험용 시편홀더의 개략도 146

그림 1.40. 다공성 탄소판에 가공된 가스통로의 개략도 146

그림 1.41. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판의 구조 148

그림 1.42. 주사전자현미경으로 관찰한 방수처리된 다공성 바이폴라판의 구조 149

그림 1.43. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판의 단면구조 150

그림 1.44. 다공성 탄소판을 지지체로 사용한 전극의 제조 공정도 151

그림 1.45. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판 위에 코팅된 전극의 구조 (A) 1차 코팅면의 구조 (B) 2차 코팅면의 구조 153

그림 1.46. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판 위에 코팅된 전극의 단면 구조 154

그림 1.47. 다공성 탄소판을 지지체로 사용한 전극의 전류-전압 특성 155

그림 1.48. 주 프로그램 흐름도 161

그림 1.49. 시스템 감시를 위한 계통도(I) 162

그림 1.50. 시스템 감시를 위한 계통도(II) 163

그림 1.51. 데이터 조회를 위한 검색 프로그램 164

그림 1.52. 계측 및 제어의 실시간 처리를 위한 프로그램(I) 165

그림 1.53. 계측 및 제어의 실시간 처리를 위한 프로그램(II) 166

그림 1.54. 데이터 그래프 처리 프로그램 167

그림 1.55. 연료전지 발전 시스템의 실험 장치 구성 169

그림 1.56. 연료전지 발전 시스템의 계측 설비 170

그림 1.57. 2000㎠, 10단 연료전지 스택 174

그림 1.58. 냉각판 아래면의 연료극 channel 176

그림 1.59. 냉각판 윗면의 공기극 channel 177

그림 1.60. 연료극 channel 177

그림 1.61. 공기극 channel 178

그림 1.62. 반응공기 및 연료가스의 Manifold. 180

그림 1.63. 냉각공기 Manifold. 180

그림 1.64. 2000㎠ 면적의 스택 조립단계 : (a) 하부 집전체 조립, (b) 기체 밀봉체 부착, (c) 전극 부착, (d) 단위전지 적층, (e) 상부 집전체조립, (f)스택구성 완성 181

그림 1.65. 450㎠ 면적, 15cell 의 스택 성능 특성. 185

그림 1.66. 시간에 따른 2000㎠, 10 cell 스텍의 내부저항 변화 188

인산형 연료전지에 쓰이는 환원 촉매전극의 개발 및 특성연구 201

그림 2.1. Series A 촉매들의 XRD pattern. ＊ ; superlattice line 208

그림 2.2. Pt-Cu-Fe 삼원 합금의 세가지 격자 구조. 209

그림 2.3. Series B 촉매 (원자비 Pt:Cu:Fe＝2:1:1)들의 XRD pattern. * ; superlattice line. 210

그림 2.4. (a) 백금 (b) PCF1100A (c) PCF1100B 촉매의 XRD pattern. 211

그림 2.5. Pt Lm-edge에 대한 k³-weighted EXAFS spectra. (a) PCF900A (b) PCF1100B 촉매. 214

그림 2.6. PCF900A 촉매의 Pt Lm-edge에 대한 EXAFS spectra. o ; raw data, - ; best-fitted data. (a) k³-weighted EXAFS spectra의 FTs. …… Pt-Pt bond, -Pt-Cu bond, ---Pt-Fe bond. (b) Inverse FTs. 215

그림 2.7. PCF1100B 촉매의 Pt Lm-edge에 대한 EXAFS spectra. o ; raw data, - ; best-fitted data. (a) k³-weighted EXAFS spectra의 FTs. …… Pt-Pt bond, -Pt-Cu bond, ---Pt-Fe bond. (b) Inverse FTs. 216

그림 2.8. series A 촉매들의 TEM image. 219

그림 2.9. series A 촉매들의 입자 크기 분포. 220

그림 2.10. series B 촉매들의 입자 크기 분포. 221

그림 2.11. PCF500A 촉매의 C 1s 지역에 대한 curve-fitted XPS spectra. ● ; background substracted raw data. - ; the sum of curve-fitted data. 223

그림 2.12. PCF500A 촉매의 Pt 4f 지역에 대한 curve-fitted XPS spectra. ● ; background substracted raw data. - ; the sum of curve-fitted data. 225

그림 2.13. 화학 흡착 측정 장치. 234

그림 2.14. 일산화탄소 산화반응기 235

그림 2.15. 산처리에따른 표면 작용기 (a) aC, (b) aC10, (c) aC30, (d) aC60 237

그림 2.16. 질산처리시간에따른 표면적과 표면관능기량의 변화 239

그림 2.17. 질산처리시간에따른 백금담지량과 백금표면적변화 240

그림 2.18. 일산화탄소의 산화반응에 대한 담체의 영향 243

그림 2.19. 일산화탄소의 기상 산화반응 244

그림 2.20. 일산화탄소의 산화반응과 전지성능 246

인산형 연료전지 전극의 내부식 특성에 관한 연구 259

그림 3.1. 백금 촉매 처리된 탄소 전극의 제조 공정 264

그림 3.2. 시편 holder 의 개략도 265

그림 3.3. 실험 장치의 개략도 266

그림 3.4. 실험 과정에 대한 flow chart. 267

그림 3.5. 백금 분산된 탄소 전극의 1 M H₂SO₄용액 내에서 산소환원반응에 대한 Nyquist Plot: ○, 250 mVRHE; □, 300 mVRHE; △, 350 mVRHE; ●, 450 mVRHE; ■, 500 mVRHE; ▲, 550 mVRHE.(이미지참조) 270

그림 3.6. 백금 분산된 탄소 전극의 1 M H₂SO₄용액 내에서 산소환원반응에 대한 Nyquist plot. 본 전극은 전 처리 wetting 이 행하여진 전극이다. ○, 250 mVRHE; □, 300 mVRHE; △, 350 mVRHE; ●, 450 mVRHE; ■, 500 mVRHE; ▲, 550 mVRHE.(이미지참조) 271

그림 3.7. Wetting 시킨 전극에서의 fitted kinetic parameter K₁와 K₂의 전위 의존성 275

그림 3.8. Wetting 시키지 않은 전극에서의 fitted kinetic parameter K₁와 K₂의 전위 의존성 276

그림 3.9. 백금 분산된 탄소 전극의 145 ℃, 85 % H₃PO₄용액 내에서 산소 환원반응에 대한 Nyquist plot. 본 실험은 산소를 blowing 하면서 행하여졌다. ○, 250 mVRHE; □, 300 mVRHE; △, 350 mVRHE; ●, 450 mVRHE; ■, 500 mVRHE.(이미지참조) 278

그림 3.10. 백금 분산된 탄소 전극의 145 ℃, 85 % H₃PO₄용액 내에서 산소환원반응에 대한 Nyquist plot. 본 실험은 공기를 blowing 하면서 행하여졌다. ○, 250 mVRHE; □, 300 mVRHE; △, 350 mVRHE; ●, 450 mVRHE; ■, 500 mVRHE.(이미지참조) 279

그림 3.11. 백금 분산된 탄소 전극의 145 ℃, 85 % H₃PO₄용액 내에서 산소환원반응에 대한 Nyquist plot. 본 실험은 질소를 blowing 하면서 행하여졌다. ○, 250 mvRHE; □, 300 mvRHE; △, 350 mVRHE; ●, 450 mVRHE; ■, 500 mVRHE.(이미지참조) 280

그림 3.12. 백금 분산된 탄소 전극의 1M H₂SO₄용액내에서 산소의 환원반응에 대한 current transient curve. 본 전극은 wetting 처리를 행하였다: (a) 250 mVRHE; (b) 350 mVRHE; (C) 450 mVRHE; (d) 550 mVRHE; (e) 650 mVRHE.(이미지참조) 282

인산형 연료전지용 전해질 매트릭스 특성 개선 연구 291

그림 4.1. 매트리스의 제조 공정도. 300

그림 4.2. 단위전지의 구조. 301

그림 4.3. 개략적 실험 장치도. 305

그림 4.4. 가소제 첨가량에 따른 매트릭스의 기공율 및 인산함침도 특성 308

그림 4.5. 가소제 첨가량에 따른 매트릭스의 기공압 특성. 309

그림 4.6. 가소제를 참가한 매트릭스와 첨가하지 않은 매트릭스의 기공 크기 분포. 311

그림 4.7. 매트릭스의 시차열분석 결과. (a) PES : 20 %, span 80 : 3 %, TPP : 10 % (b) PES : 20 %, span 80 : 3 % 312

그림 4.8. 가소제 첨가량에 따른 매트릭스의 가소성 특성. 314

그림 4.9. 가소제를 첨가한(참가한) 매트릭스와 첨가하지 않은 매트릭스의 SEM사진. (a) 가소제첨가, 윗면 (b) 가소제첨가, 아랫면 (c) 가소제 첨가 않음, 윗면 (d) 가소제첨가 않음, 아랫면 315

그림 4.10. 가소제를 첨가한(참가한) 매트릭스와 첨가하지 않은 매트릭스로 구성된 단위전지의 교류 임피던스 측정 결과. (a) 0.9 V (b) 0.7 V 317

그림 4.11. sheet 매트릭스 매끄러운 면／거친면과 전극 사이의 계면에 대한 순환전류전압 곡선. 318

그림 4.12. 가소제를 (첨가한)참가한 매트릭스와 첨가하지 않은 매트릭스로 구성된 단위전지의 성능 측정 결과. 320

그림 4.13. 여러 제조 방법으로 제조된 매트릭스의 기공율 및 인산함침도 특성 323

그려 4.14. tape casting 법과 rolling 법으로 제조된 매트릭스의 기공 크기 분포 (a) tape casting 법 (b) rolling 법 324

그림 4.15. 여러 제조 방법으로 제조된 매트릭스의 기공압 특성. 325

그림 4.16. tape casting 법과 rolling 법으로 제조된 매트릭스의 SEM 사진. (a) tape casting, 윗면 (b) tape casting, 아랫면 (c) rolling, 윗면 (d) rolling, 아랫면 326

그림 4.17. 매트릭스와 전극 사이의 계면에 대한 SEM 사진. (a) 코팅 매트릭스 (b) sheet 매트릭스 327

그림 4.18. 여러 제조 방법으로 제조된 매트릭스로 구성된 단위전지의 교류 임피던스 측정 결과. (a) 0.9 V (b) 0.7 V 329

그림 4.19. 여러 제조 방법으로 제조된 매트릭스로 구성된 단위전지에 대한 분극저항과 이중충 충전용량 사이의 관계. 330

그림 4.20. 여러 제조 방법으로 제조된 매트릭스로 구성된 단위전지의 성능 측정 결과. 331

그림 4.21. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 sheet 매트릭스의 교류임피던스 측정 결과. (a) 0.9 V , (b) 0.7 V 335

그림 4.22. 전극과 가소제를 첨가한 코팅 매트릭스의 코팅면 및 sheet 매트릭스의 매끄러운 면 사이의 계면 대한 순환전류전압 곡선. 337

그림 4.23. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 sheet 매트릭스의 성능 측정 결과. 338

그림 4.24. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 첨가하지 않고 제조한 코팅 매트릭스로 구성된 단위전지의 교류 임피던스 측정 결과. (a) 0.9 V , (b) 0.7 V 342

그림 4.25. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 첨가하지 않고 제조한 코팅 매트릭스와 전극 사이의 계면에 대한 순환전류 전압 곡선. 344

그림 4.26. 가소제를 첨가하여 제조한 코팅 매트릭스와 첨가하지 않고 제조한 코팅 매트릭스로 구성된 단위전지의 성능 측정 결과. 345

인산형 연료전지용 Polymer matrix 제조기술 355

그림 5.1. PI 분말 제조 공정도 361

그림 5.2. 매트릭스의 제작 공정도 363

그림 5.3. 기포압력(a)과 함침률(b) 측정장치 365

그림 5.4. 화학중합에 의해 합성한 폴리이미드(PI)분말의 SEM 사진 369

그림 5.5. 아르곤과 공기기류하에서 폴리이미드(PI) 분말의 TGA 곡선 아르곤(─), 공기 (…) 370

그림 5.6. 200℃, 100%인산 용액에서 처리한 후 폴리이미드(PI) 분말의 FT-IR 스펙트라 371

그림 5.7. PTFE 함량에 따른 폴리이미드(PI) 매트릭스의 특성 373

그림 5.8. SiC 함량에 따른 폴리이미드(PI) 매트릭스의 기포압력 375

그림 5.9. SiC 함량에 따른 폴리이미드(PI) 매트릭스의 함침률 376

그림 5.10. 폴리이미드(PI) 매트릭스와 폴리아닐린(PAn) 매트릭스의 전지 운전 성능 비교 379

연료전지 가스통로 형상에 따른 유동의 최적화 387

그림 6.1. Regimes of flow through porous material and their relationship to Reynolds number based on pore diameter and pore velocity 402

그림 6.2. Typical control volume and the location of variables. 411

그림 6.3. Turbulence intensity decay for an inlet turbulence intensity of 30%, non-reacting flow, and no source of turbulence, as predicted using the one equation method of turbulence. 413

그림 6.4. Exit turbulence intensity obtained using the one equation model of turbulence with variation of the turbulence source function constant, for non-reacting flow with an inlet turbulence intensity of 1% and an inlet velocity of 46 ㎝／s. 414

그림 6.5. 연료전지 유료형상 모델 417

그림 6.6. 연료전지 그리드 간격 형상 418

그림 6.7. CH2-압력(Z Grid No. 8)[원문불량;p.] 421

그림 6.8. CH3-압력(Z Grid No. 8)[원문불량;p.] 421

그려 6.9. CH4-압력(Z Grid No. 8)[원문불량;p.] 422

그림 6.10. CH5-압력(Z Grid No. 8)[원문불량;p.] 422

그림 6.11. CH2-VELOCITY(Z Grid No. 2)[원문불량;p.421] 423

그림 6.12. CH2-VELOCITY(Z Grid No. 4)[원문불량;p.421] 423

그림 6.13. CH2-VELOCITY(Z Grid No. 6)[원문불량;p.422] 424

그림 6.14. CH2-VELOCITY(Z Grid No. 8)[원문불량;p.422] 424

그림 6.15. CH3-VELOCITY(Z Grid No. 2)[원문불량;p.423] 425

그림 6.16. CH3-VELOCITY(Z Grid No. 4)[원문불량;p.423] 425

그림 6.17. CH3-VELOCITY(Z Grid No. 6)[원문불량;p.424] 426

그림 6.18. CH3-VELOCITY(Z Grid No. 8)[원문불량;p.424] 426

그림 6.19. CH4-VELOCITY(Z Grid No. 2)[원문불량;p.425] 427

그림 6.20. CH4-VELOCITY(Z Grid No. 4)[원문불량;p.425] 427

그림 6.21. CH4-VELOCITY(Z Grid No. 6) 428

그림 6.22. CH4-VELOCITY(Z Grid No. 8) 428

그림 6.23. CH5-VELOCITY(Z Grid No. 2)[원문불량;p.427] 429

그림 6.24. CH5-VELOCITY(Z Grid No. 4)[원문불량;p.427] 429

그림 6.25. CH5-VELOCITY(Z Grid No. 6)[원문불량;p.428] 430

그림 6.26. CH5-VELOCITY(Z Grid No. 8)[원문불량;p.428] 430

그림 6.27. CH2-KE(Z Grid No. 2) 431

그림 6.28. CH2-KE(Z Grid No. 4) 431

그림 6.29. CH2-KE(Z Grid No. 6)[원문불량;p.430] 432

그림 6.30. CH2-KE(Z Grid No. 8)[원문불량;p.430] 432

그림 6.31. CH3-KE(Z Grid No. 2)[원문불량;p.431] 433

그림 6.32. CH3-KE(Z Grid No. 4)[원문불량;p.431] 433

그림 6.33. CH3-KE(Z Grid No. 6)[원문불량;p.432] 434

그림 6.34. CH3-KE(Z Grid No. 8)[원문불량;p.432] 434

그림 6.35. CH4-KE(Z Grid No. 2)[원문불량;p.433] 435

그림 6.36. CH4-KE(Z Grid No. 4)[원문불량;p.433] 435

그림 6.37. CH4-KE(Z Grid No. 6)[원문불량;p.434] 436

그림 6.38. CH4-KE(Z Grid No. 8)[원문불량;p.434] 436

그림 6.39. CH5-KE(Z Grid No. 2)[원문불량;p.435] 437

그림 6.40. CH5-KE(Z Grid No. 4)[원문불량;p.435] 437

그림 6.41. CH5-KE(Z Grid No. 6)[원문불량;p.436] 438

그림 6.42. CH5-KE(Z Grid No. 8)[원문불량;p.436] 438

그림 6.43. CH2-EP(Z Grid No. 2) 439

그림 6.44. CH2-EP(Z Grid No. 4) 439

그림 6.45. CH2-EP(Z Grid No. 6)[원문불량;p.438] 440

그림 6.46. CH2-EP(Z Grid No. 8)[원문불량;p.438] 440

그림 6.47. CH3-EP(Z Grid No. 2)[원문불량;p.439] 441

그림 6.48. CH3-EP(Z Grid No. 4)[원문불량;p.439] 441

그림 6.49. CH3-EP(Z Grid No. 6)[원문불량;p.440] 442

그림 6.50. CH3-EP(Z Grid No. 8)[원문불량;p.440] 442

그림 6.51. CH4-EP(Z Grid No. 2)[원문불량;p.441] 443

그림 6.52. CH4-EP(Z Grid No. 4)[원문불량;p.441] 443

그림 6.53. CH4-EP(Z Grid No. 6)[원문불량;p.442] 444

그림 6.54. CH4-EP(Z Grid No. 8)[원문불량;p.442] 444

그림 6.55. CH5-EP(Z Grid No. 2)[원문불량;p.443] 445

그림 6.56. CH5-EP(Z Grid No. 4)[원문불량;p.443] 445

그림 6.57. CH5-EP(Z Grid No. 6)[원문불량;p.444] 446

그림 6.58. CH5-EP(Z Grid No. 8)[원문불량;p.444] 446