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SUMMARY

서론

표목차

그림목차

칼라

목차

제1장 대면적 단위전지 및 2kW급 스택제작 26

목차 28

제1절 서론 40

제2절 고체고분자 연료전지의 요소기술 42

1. 연료전지 시스템 42

가. 연료 개질기 43

나. 전력변환부 50

2. 전기화학 반응 50

가. 반응열역학 50

나. 전극 전위 53

다. 전극반응 56

라. 전위 및 전류밀도 특성곡선 56

마. 산소전극 59

바. 전지 성능 저하 60

3. 전극구조 61

가. 전극지지체 62

나. 전극촉매층 64

4. 전극제조 65

가. 공기극의 제조 66

나. 연료극의 제조 70

5. 연료전지의 전해질 78

가. 전해질의 조건 78

나. 고체고분자 전해질의 특성 79

6. 전해질막／전극 접합체 83

가. 전해질막의 전처리 83

나. 전해질막／전극 접합체 제조공정 84

7. 바이폴라판 102

제3절 고분자 전해질 연료전지의 운전특성 103

1. 고체고분자 연료전지의 특징 103

2. 고분자 전해질막의 중요한 물성 104

3. 고분자 전해질막의 개발 현황 105

4. 고분자 전해질막의 성능분석 108

가. Perfluorinated 고분자 전해질막 108

나. 강화 고분자막 122

다. 부분 Perfluorinated 고분자 전해질막 126

5. PEMFC의 물조절 132

가. 물조절의 효과 132

나. 물의 역할 140

다. 물조절 방법 144

6. PEMFC용 가습기 149

가. 내부형 가습기 150

나. 외부장착형 가습기 154

7. 연료전지 스택 운전인자 157

가. 공급기체 유량의 영향 157

나. 공급기체 중단의 영향 162

다. Oxygen gain의 전기화학적 고찰 164

제4절 단위전지 및 스택제작 168

1. 소형 단위전지 168

가. 실험방법 168

나. 단위전지 성능 특성 169

다. 상용전극의 특성 171

2. 대면적 단위전지 174

가. 코팅 및 롤링법에 의한 전극제조 23) 176

나. 혼합법에 의한 전극제조 177

다. 탄소천을 이용한 전극제조[원문불량;p.178,181] 180

3. 전해질막 전처리 185

4. 전해질막／전극 접합체(집합체) 제조 187

가. 전형적인 MEA 제작법 187

나. 직접코팅에 의한 MEA 제조[원문불량;p.187] 189

5. 바이폴라판 가공[원문불량;p.190~191] 191

6. 대면적 단위전지 성능 실험[원문불량;p.195] 197

7. 2kW급 스택 제작[원문불량;p.202,204] 202

제5절 결론 209

참고문헌 211

제2장 PEMFC용 불소계 프로톤 교환막 개발 214

목차 216

제1절 서론 220

1. 프로톤 교환막의 개발 동향 220

2. 불소계 Proton 교환막의 구조 및 특성 224

가. 불소계 Proton 교환막의 구조 224

나. 불소계 프로톤 교환막의 성질 228

3. 사업의 목표 및 내용 233

제2절 본론 237

1. 실험 방법 237

가. 막의 제조 237

나. 당량중량(EW) 측정 240

다. 흡수율 측정 240

라. 전기화학적 특성치 측정 240

마. 연료전지 적용 실험(Single Cell에서의 성능 측정) 241

2. 결과 및 토론 243

가. 막 소재의 물성 243

나. 수분흡수 특성 248

다. 전기화학적 특성치 256

라. 연료전지 적용 실험 257

제3절 결론 264

참고문헌 265

제3장 고분자전해질형 연료전지용 고성능전극개발 268

목차 270

제1절 서론 274

제2절 본론 278

1. E-TEK전극을 이용한 고분자전해질형 연료전지 성능평가 278

가. 연구배경 278

나. 실험방법 279

(1) 전해질／전극접합체(M & E assembly) 제조 279

(2) 전지측정 281

다. 결과 및 고찰 286

2. 이온교환법에 의한 고분자전해질형 연료전지용 전극제조 288

가. 연구배경 288

나. 실험방법 290

(1) 재료 290

(2) 백금담지방법 290

(3) 전해질／전극접합체 제조 291

다. 결과 및 고찰 294

(1) Nafion함침에 의한 전지성능변화 294

(2) 온도와 가스압력에 따른 전지성능변화 296

3. 이종구조로 이루어진 고분자전해질형연료전지 전극 제조 299

가. 연구배경 299

나. 실험방법 302

(1) 재료 302

(2) 메탄올 환원법에 의한 백금촉매 담지 303

(3) 전해질／전극접합체 제조 303

다. 결과 및 고찰 303

(1) 메탄올 환원법에 의한 백금담지 303

(2) 기체확산 network의 첨가량에 따른 전지성능변화 305

제3절 결론 310

참고문헌 312

제4장 전해질막／전극 어셈블리에 관한 연구 316

목차 318

제1절 서론 322

제2절 본론 324

1. 실험방법 324

가. 전극 및 막의 물성측정 324

(1) 이온투과실험 324

(2) 함수율(Water content) 326

(3) 이온교환능력(AR(이미지참조)) 326

나. 고분자막／전극 어셈블리 제조 327

다. 단위전지 구성 327

라. 단위전지 성능 측정 327

마. 교류 임피던스 측정 330

2. 실험결과 330

가. 전극의 구조 330

나. 막의 특성 333

다. Hot pressing 온도의 영향 333

라. Hot pressing 압력의 영향 337

마. Pt／C 함량의 영향 340

바. 운전조건의 영향 344

제3절 결론 347

참고문헌 348

제5장 매탄올 개질기 특성연구 350

목차 352

제1절 메탄올을 이용한 연료전지용 수소 제조법 356

1. 메탄올 수증기 개질반응 357

2. 자열 개질반응 363

3. 일산화탄소의 처리 368

4. 특성 비교 369

제2절 현재 개발된 개질기 371

1. Johnson Matthey Hot-Spot reactor 2) 371

2. Reformer by Argonne National Laboratory 3) 4) 371

3. Ma & Jiang에 의한 자열개질기 디자인 379

가. 반응기 형태 381

(1) dual fixed bed reactor 381

(2) coaxial(coxial) cylindrical reactor I 384

(3) coaxial cylindrical reactor II 385

(4) concentric spherical reactor I 385

(5) concentric spherical reactor II 386

나. 반응기 효율 387

제3절 자열 개질반응기 디자인 390

1. 자열 개질반응기 설계식 390

2. 개발될 자열 개질반응기 396

사용기호 398

참고문헌 400

대면적 단위전지 및 2kW급 스택제작 32

표 1.1. 연료전지 발전에 사용 가능한 연료의 특성 비교 44

표 1.2. LTS 촉매의 조성 47

표 1.3. Kureha E-715 탄소종이의 물성 63

표 1.4. Toray 탄소종이의 물성 63

표 1.5. 연료전지에 사용되는 Nafion의 물성 80

표 1.6. 온도와 압력에 따른 Aciplex-S, Dow 및 Nafion 막의 물성;건조 막 두께 약 125 μm, H₂-O₂ 셀의 특성 117

표 1.7. 온도와 압력에 따른 Aciplex-S, Dow 및 Nafion 막의 물성;건조 막 두께 약 125 μm, H₂-Air 셀의 특성 118

표 1.8. 세 가지 막들의 물리화학적 특성과 이들 막을 사용한 PEMFC를 95℃, 5atm, H₂／O₂에서 작동시켜 얻은 특성 12) 120

표 1.9. 여러 가지 고분자 전해질막의 물성 13) 123

표 1.10. 탈수에 따른 막의 수축율 13) 124

표 1.11. 수화에 따른 막의 인장강도 변화 (Pascal × 107(이미지참조)) 13) 124

표 1.13. 여러 가지 전해질막 152

표 1.14. IBIDEN 바이폴라판의 특성 195

PEMFC용 불소계 프로톤 교환막 개발 217

표 2.1. Proton exchange membranes proposed for PEMFC 224

표 2.2. Structure of perfluorinated sulfonate membranes. 225

표 2.3. Water uptake of perfluorinated ionomer membranes for a given equivalent weight 1100 13) 230

표 2.4. Water uptake of perfluorinated ionomer membranes by an equivalent weight 13) 231

표 2.5. Characteristics of perfluorinated sulfonate copolymers synthesized. 248

표 2.6. AC specific resistance and area resistance of membranes 256

표 2.7. Performance data of single cell 258

전해질막／전극 어셈블리에 관한 연구 319

표 4.1. hot pressing 온도에 따른 막 내의 수분함량 335

표 4.2. 80℃에서 47 시간 건조한 막의 재흡수 수분함량 337

매탄올 개질기 특성연구 353

표 5.1. 자열 개질기의 장단점. 370

표 5.2. Characteristics Johnson Matthey Hot-Spot reactor 372

표 5.3. 여러 가지 성분들의 열용량, Cpi(이미지참조) 383

표 5.4. 523K의 산화온도에 대해 초기에 유입되는 물과 공기의 양에 따른 출구의 온도와 전환율 388

표 5.5. 액상의 열용량, Cpi(이미지참조) 392

대면적 단위전지 및 2kW급 스택제작 33

그림 1.1. 변성반응의 열역학적 조성 46

그림 1.2. 산소 및 수소 전극의 전위 55

그림 1.3. 연료전지내에서 전극의 전기화학 반응 55

그림 1.4. 연료전지에서의 분극 곡선 57

그림 1.5. 전극촉매 제조 방법 (Goodenough 방법) 68

그림 1.6. PTFE-bonded 전극제조 공정 (Goodenough 방법) 69

그림 1.7. Hamnett이 사용한 Na6Pt(SO₃)₄(이미지참조) 제조법 72

그림 1.8. Swathirajan이 사용한 Pt-Ru 이원 촉매 제조방법 72

그림 1.9. Pt-Ru 촉매층 제조 공정도(Watanabe법) 76

그림 1.10(a) Nafion의 합성 과정 81

그림 1.10(b) Nafion 117의 분자구조 82

그림 1.11. 전해질막의 불순물 제거 방법 (Toyota 자동차) 85

그림 1.12. MEA 제조 공정(Mitsubishi Electric) 88

그림 1.13. 스프레이법에 의한 MEA 제조 공정도 (Japan Storage Battery) 90

그림 1.14. Hot-pressing에 의한 MEA 접합 방법 (Japan Storage Battery) 91

그림 1.15. Rolling 법에 의한 MEA 제조 방법 (Sanyo) 92

그림 1.16. Paste에 의한 MEA 제조방법(Matsushita Battery) 93

그림 1.17. Screen printing법에 의한 MEA 제조공정 (Du Pont) 95

그림 1.18. 여러 가지 MEA 제조방법 101

그림 1.19. Dupont사 Nafion 막과 Dow사 막의 구조 107

그림 1.20. Nafion 및 Dow막을 사용한 Siemens H₂-O₂ 셀의 특성 110

그림 1.21. Nafion 및 Dow 막을 사용한 Ballard H₂-Air셀의 특성 111

그림 1.22. 두께가 서로 다른 막을 사용한 H₂-O₂셀의 특성 (95℃, 4~5 atm) 113

그림 1.23. PEMFC의 성능에 미치는 프로톤전도막의 영향 (반응가스 H₂-O₂, E-TEK 전극-20%Pt／C, 0.4mg Pt cm-²), 95℃, 5atm; Aciplex-S 1004 (●); Dow (■); Nafion 115 (▲). 114

그림 1.24. PEMFC의 성능에 미치는 프로톤전도막의 영향 (반응가스 H₂-Air, E-TEK 전극-20%Pt／C, 0.4mg Pt cm-²), 95℃, 5atm; Aciplex-S 1004 (●); Dow (■); Nafion 115 (▲). 115

그림 1.25. 여러 가지 막을 사용한 PEMFC의 서로 다른 반응가스, 즉 H₂／Air와 H₂／O₂에 따른 성능; E-TEK 전극(20% Pt／C, 0.4mg Pt cm-² ), 50℃,1atm 119

그림 1.26. Aciplex-S 막의 Sulfonic acid 함량에 대한 막의 최대 물함량의 관계(●), Dow (■)와 Narion l15 (▲) 막 121

그림 1.27. 0.14mg Pt／㎠ 의 촉매를 사용한 20μm 두께 GORE-SELECT 막(1100 EW)의 Polarization 및 High-frequency resistance 곡선 (Tcell＝80℃(이미지참조), H₂／Air＝2.8／4.2. atm) 125

그림 1.28. 12μm 두께 GORE-SELECT 막(900 EW)을 사용한 셀의 반응가스 압력에 따른 Polarization 곡선 (촉매 0.20mg Pt／㎠ , T＝80℃). 127

그림 1.29. 12μm 두께 GORE-SELECT 막(900 EW)을 사용한 셀을 0.5V에서 연속적으로 측정한 전류밀도의 변화 (Tcell＝80℃(이미지참조), H₂／Air＝2.8／4.2atm) 128

그림 1.30. Raymion 막의 이상적 화학구조 130

그림 1.31. Permion 4010 막의 이상적 화학구조 130

그림 1.32. 여러 종류의 막을 사용한 전기분해전지의 시간에 따른 셀전압의 변화 (Nafion 117, Raymion과 Permion 4010 막, 80℃, 1A／㎠, 상압) 131

그림 1.33. 0.86A／㎠의 35-셀 스택에서 물의 생성을 효율적으로 조절하였을 때와 조절하지 않았을 때 측정된 셀과 셀 사이의 전위 차이 (전극 면적 232㎠, 전해질막 Dow XUS-13204.10, PH2＝3 bar, Pair＝4.5 bar, Tcell＝80℃)(이미지참조) 133

그림 1.34. 서로 다른 공기압에 따른 포화온도에서 반응가스의 희석에 미치는 수증기의 영향 134

그림 1.35. 물을 효율적으로 조절하였을 때와 조절하지 않았을 때 측정된 연료전지의 Polarization 곡선 (활성면적 232㎠, Dow XUS-13204.10 막, PH2＝Pair＝4.5bar, Tcell＝70℃)(이미지참조) 136

그림 1.36. 셀 동력밀도와 효율(전압에 비례)에 미치는 효과적인 물조절의 영향 (활성면적 232㎠, Dow XUS-13204.10 막, PH2＝Pair＝4.5bar, Tcell＝70℃)(이미지참조) 137

그림 1.37. 셀 성능에 미치는 낮은 공기 양론비에서의 Anode water removal 영향 (활성면적 232㎠, Dow XUS-13204.10 막, PH2＝Pair＝4.5bar, Tcell＝70℃)(이미지참조) 138

그림 1.38. Nafion Cluster 구조 (a) hydrated (b) dehydrated 141

그림 1.39. PEMFC에서 일어나는 이동현상 143

그림 1.40. 전해질막의 cluster 구조 145

그림 1.41. 온도에 따른 포화수증기압 147

그림 1.42. 전해질막의 비전도도와 상대습도의 관계 151

그림 1.43. Dummy cell 형태의 가습기 153

그림 1.44. 전해질막에 직접 가습하는 방법 155

그림 1.45. 다공성 바이폴라판을 이용한 가습장치 156

그림 1.46. 기체 bubbling에 의한 가습 장치 158

그림 1.47. 물투과성 튜브를 이용한 가습장치 159

그림 1.48. 직접 물분사에 의한 가습장치 160

그림 1.49. Tarasivich 등이 제안한 산소 환원반응 경로 167

그림 1.50. I-V 특성곡선(전극면적 5㎠, E-TEK 전극, 0.4mg Pt／㎠ 1.2mg Nafion／㎠, Nafion 117, cell 온도＝80℃) 170

그림 1.51. 상용 E-TEK 전극과 Globetech 전극의 촉매층의 주사 전자현미경 사진 (a) E-TEK 전극 (b) Globetech 전극 172

그림 1.52. 상용 E-TEK 전극과 Globetech 전극의 기체확산층의 전자현미경 사진 (a) E-TEK 전극 (b) Globetech 전극 173

그림 1.53. 상용 E-TEK 전극과 Globetech 전극의 촉매층의 WDX 결과 (a) E-TEK 전극 (b) Globetech 전극 175

그림 1.54. 혼합법에 의한 연료전지 전극 제조 공정도 178

그림 1.55. 혼합법으로 제조한 전극[원문불량;p.178] 181

그림 1.56. 혼합법으로 제조한 전극의 주사전자현미경 사진[원문불량;p.178] 181

그림 1.57. 탄소천을 전극지지체로 사용한 전극제조 공정도 183

그림 1.58. 탄소천으로 제조한 전극[원문불량;p.181] 184

그림 1.59. 초순수물 제조 장치[원문불량;p.181] 184

그림 1.60. 전해질막 전처리 욕조 186

그림 1.61. 진공 건조기 186

그림 1.62. 전해질막 건조틀 188

그림 1.63. MEA 제조에 사용되는 Hot-press 188

그림 1.64. 전해질막에 촉매층을 직접 코팅시 이용되는 Glove Box[원문불량;p.187] 190

그림 1.65. 직접 코팅용 스크린과 진공판[원문불량;p.187] 190

그림 1.66. 건조중인 MEA 192

그림 1.67. 대면적 단위전지용으로 가공된 바이폴라판 192

그림 1.68. 대면적 단위전지용 바이폴라판의 가공치수[원문불량;p.190] 193

그림 1.69. 가스 유로의 상세 치수[원문불량;p.191] 194

그림 1.70. 대면적 단위전지의 전체 구성도 196

그림 1.71. 대면적 단위전지의 유체 흐름도[원문불량;p.195] 198

그림 1.72. 대면적 단위전지 Stacking 모습 199

그림 1.73. 조립된 대면적 단위전지 199

그림 1.74. 단위전지 성능 시험 장치 200

그림 1.75. 단위전지 성능 시험 장치 계통도 201

그림 1.76. 대면적 단위전지용 MEA 200

그림 1.77. 대면적 단위전지의 I-V 곡선 (Nafion 117, 0.3mg Pt／㎠, 1.2mg Nafion／㎠, 전지온도 80℃, H₂／O₂＝1／1 atm) 203

그림 1.78. 2kW급 스택 204

그림 1.79. 스택용으로 가공된 바이폴라판 204

그림 1.80. 스택용 바이폴라판의 치수[원문불량;p.202] 205

그림 1.81. 스택의 유체 흐름도[원문불량;p.204] 207

그림 1.82. 스택운전용 성능측정장치 계통도 208

PEMFC용 불소계 프로톤 교환막 개발 218

그림 2.1. Perfluorosulfonic acid membrane의 TFE 함량과 X선 회절법으로 측정한 결정화도의 관계 226

그림 2.2. Acid 및 Cesium salt form Perfluorosulfonic acid 고분자의 Dynamic mechanical spectra 227

그림 2.3. Nafion Perfluorinated membrane의 Cluster-network model 229

그림 2.4. 여러 가지 막의 이온교환용량과 전도도의 관계 (M1, M2, M3 : 서로 다른 chain 길이를 가지는 monomer 234

그림 2.5. NaOH 농도에 따른 막의 전도도 235

그림 2.6. 상대습도에 따른 Nafion 117의 전도도 236

그림 2.7. 중합반응 시스템 238

그림 2.8. 반응 혼합물의 조성에 따른 중합체의 조성 239

그림 2.9. Membrane의 전처리 공정 244

그림 2.10. AC 비저항(specific resistance) 측정용 셀의 구성 245

그림 2.11. Single cell의 조립도 246

그림 2.12. 연료전지 시험용 장치의 구성도 247

그림 2.13. Perfluorinated sulfonyl fluoride(EW1217) 중합체의 TGA 곡선 250

그림 2.14. Perfluorinated sulfonyl fluoride(EW1217) 중합체의 DSC 곡선 251

그림 2.15. 수중에서 H-form Perfluorinated sulfonate membrane의 온도에 따른 무게증가 252

그림 2.16. 수중에서 Na-form Perfluorinated sulfonate membrane(membran)의 온도에 따른 무게증가 253

그림 2.17. 수중에서 H-form Perfluorinated sulfonate membrane의 온도에 따른 swelling 특성 254

그림 2.18. 수중에서 Na-form Perfluorinated sulfonate membrane의 온도에 따른 swelling 특성 255

그림 2.19. Membrane의 EW와 AC 비저항 (specific Resistance)의 관계 (1M H₂SO₄ 용액, 25℃에서) 259

그림 2.20. Membrane No.1을 사용한 Single cell의 셀전위와 전류밀도 (EW1100, 50℃) 260

그림 2.21. Membrane No.2를 사용한 Single cell의 셀전위와 전류밀도 (EW1200, 50℃) 261

그림 2.22. Membrane Nafion 115를 사용한 Single cell의 셀전위와 전류밀도 (EW 50℃) 262

그림 2.23. Membrane No.1을 사용한 Single cell의 성능에 미치는 온도의 영향 (EW1100) 263

고분자전해질형 연료전지용 고성능전극개발 272

그림 3.1. Nafion 함침된 백금 담지 carbon 전극의 구조 280

그림 3.2. Nafion 전처리 공정도 282

그림 3.3. 전해질／전극접합체 제조공정 283

그림 3.4. 전해질／전극접합체가 놓인 단위전지구성 284

그림 3.5. 단위전지 측정 장치 285

그림 3.6. Nafion 함침양에 따른 E-TEK 전극의 전지특성변화 전지온도 80℃, 수소／산소 ＝ 90℃／85℃ 전지압력 수소／산소 ＝ 3atm／3atm 287

그림 3.7. Nafion이 1.5mg／㎠ 함침된 E-TEK 전극의 압력변화에 대한 전지특성 전지온도 80℃, 수소／산소 ＝ 90℃／85℃ 289

그림 3.8. 이온교환법에 의한 백금과 Nafion이 함침된 carbon제조공정 292

그림 3.9. 이온교환법에 의해 제조된 촉매분말을 이용한 전해질／전극접합체 제조공정 293

그림 3.10. Nafion pre-impregnation된 양의 변화에 따른 전지특성변화 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃, 0.35mg-Pt／㎠ 전지압력 수소／산소＝ 1atm／1atm 295

그림 3.11. Nafion pre-impregnation된 양에 따른 전지특성변화 (전극제조시 Nafion 함침) 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃, 0.35mg-Pt／㎠ 전지압력 수소／산소＝ 1atm／1atm, 1.0mg-Nafion／㎠ 297

그림 3.12. Johnson-Matthey carbon(FC-9)과 Nafion pre-impregnation된 carbon으로 제조된 전극의 성능변화 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃, 전지압력 수소／산소＝1atm／1atm, 0.35mg-Pt／㎠, 1.0mg-Nafion／㎠ 298

그림 3.13. Nafion pre-impregnation(0.125／1.0)된 전극의 온도변화에 대한 전지특성변화 전지압력 수소／산소＝ 1atm／1atm, 0.35mg-Pt／㎠, 1.0mg-Nafion／㎠ 300

그림 3.14. Nafion pre-impregnation(0.125／1.0)된 전극의 압력변화에 대한 전지특성변화 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃, 0.35mg-Pt／㎠ 1.0mg-Nafion／㎠ 301

그림 3.15. 메탄올환원법에 의한 촉매분말제조공정 304

그림 3.16. Johnson-Matthey carbon(20%Pt)와 메탄올환원법에 의해 제조한 20%Pt／C의 공기 중 열분석 306

그림 3.17. Pt／C : PTFE／C 혼합비에 따른 전지특성변화 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃, 전지압력 수소／산소＝ 1atm／latm, 0.3mg-Pt／㎠, 1.0mg-Nafion／㎠ 308

그림 3.18. Pt／C : PTFE／C 혼합비에 따른 전지특성변화 전지온도＝ 80℃, 수소／산소＝ 90℃／85℃ 전지압력 수소／산소＝ 3atm／3atm, 0.3mg-Pt／㎠, 1.0mg-Nafion／㎠ 309

전해질막／전극 어셈블리에 관한 연구 320

그림 4.1. 이온 투과도 측정 장치 325

그림 4.2. 단위 전지 구성도 328

그림 4,3. 단위전지의 성능 측정장치 329

그림 4.4. E-TEK 전극의 SEM 사진 (a) 표면 (b) 단면 331

그림 4.5. E-TEK 전극의 촉매층 Pt／C(Vulcan XC-72)의 TEM 사진 332

그림 4.6. 70℃, 2 atm에서 측정한 셀전위와 전류밀도에 미치는 hot pressing 온도의 영향 (hot pressing 압력 : 2 Metric ton) 334

그림 4.7. 탈수에 의한 Nafion 막의 구조 변화 (a) 습윤시 (b) 건조시 336

그림 4.8. 70℃, 0.7V에서 측정한 complex impedance에 미치는 hot pressing 온도의 영향 338

그림 4.9. 70℃, 2atm에서 측정한 셀전위와 전류밀도에 미치는 hot pressing 압력의 영향 (hot pressing 온도 : 120℃) 339

그림 4.10. Hot pressing 압력을 달리하여 제조한 막／전극 어셈블리의 SEM 사진 (a) 1 Metric ton (b) 3 Metric ton. 341

그림 4.11. 70℃, 0.7V에서 측정한 complex impedance에 미치는 hot pressing 압력의 영향 342

그림 4.12. 70℃, 2atm에서 측정한 셀 전위와 전류밀도에 미치는 Pt／C 함량의 영향 343

그림 4.13. 셀전위와 전류밀도에 미치는 작동압력의 영향 (hot pressing 조건: 120℃, 2 Metric ton) 345

그림 4.14. 1atm에서 측정한 셀전위와 전류밀도에 미치는 셀온도의 영향 (hot pressing 조건: 120℃, 2 Metric ton). 346

매탄올 개질기 특성연구 354

그림 5.1. 반응물 H₂O／CH₃OH 비에 따른 생성물의 평형조성 (건조상태 기준 압력: 1atm ; 반응온도: 200℃) 358

그림 5.2. 반응물 H₂O／CH₃OH 비가 1일 때 온도에 따른 생성물의 평형조성 (건조상태 기준 압력＝ 1atm) 360

그림 5.3. 반응물 O₂／CH₃OH 비에 따른 생성물의 평형조성 (건조상태 기준, H₂O／CH₃OH 비＝0.5, 압력＝ 1atm, 반응온도＝ 200℃) 364

그림 5.4. 반응물 H₂O／CH₃OH 비에 따른 생성물의 평형조성 (건조상태 기준, O₂／CH₃OH 비＝ 0.25, 압력＝ 1atm, 반응온도＝ 200℃) 365

그림 5.5. 반응물 H₂O／CH₃OH 비가 0.5이고 O₂／CH₃OH 비가 0.25일때 온도에 따른 생성물의 평형조성 (건조상태 기준, 압력＝ 1atm) 367

그림 5.6. Johnson Matthey에서 설계한 초기반응기 373

그림 5.7. 좀 더 개량된 Johnson Matthey Hot spot reactor 374

그림 5.8. JM methanol reformer의 단면도 375

그림 5.9. JM methanol reformer의 입체도 376

그림 5.10. Argonne National Laboratory에서 개발된 10KW용량의 자열개질기의 개요 377

그림 5.11. Methonal 자열 개질기를 사용한 고분자 전해질 연료전지 시스템의 개요 378

그림 5.12. 자열개질 반응기의 5가지 형태 380

그림 5.13. SR 속도에 대한 OX 속도의 비에 따른 반응기의 최고 온도와 부피 393

그림 5.14. SR 속도에 대한 OX 속도의 비에 따른 반응기의 부피 394

그림 5.15. Methnol에 대한 Oxygen의 몰비에 따른 반응기의 최고 온도와 부피 395