그림 1.1. 반전지 시험 장치도

그림 1.2. 반전지 시험용 전극 시편 holder

그림 1.3. 전극촉매층의 이론밀도 (△) 및 실험밀도 (○)

그림 1.4. PTFE 함량(wt.% PTFE)에 따른 전극촉매층의 인산흡수도 ○＝25, □＝35, △＝45, ◇＝55, ☆＝65

그림 1.5.a. 인산흡수도에 미치는 촉매지지체의 영향 : ○＝촉매층, △＝촉매층 + 지지체, 25 wt.% PTFE

그림 1.5.b. 인산흡수도에 미치는 촉매지지체의 영향 : ○＝촉매층, △＝촉매층 + 지지체, 45 wt.% PTFE

그림 1.6.a. PTFE 함량 (wt.% PTFE)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ○＝25, □＝35, △＝45, ◇＝55, ☆＝65 가속시험기간＝0 hr

그림 1.6.b. PTFE 함량 (wt.% PTFE)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ○＝25, □＝35, △＝45, ◇＝55, ☆＝65 가속시험시간 : 5 hr

그림 1.6.c. PTFE 함량 (wt.% PTFE)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ○＝25, □＝35, △＝45, ◇＝55, ☆＝65 가속시험시간 : 24 hr

그림 1.7. 0.75 VRHE(이미지참조)에서 PTFE 함량에 따른 전극의 전류 밀도변화 가속시험시간 : ○＝0 hr, □＝5 hr, △＝24 hr

그림 1.8.a. 소결온도(℃)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ◇＝330, △＝350, ○＝370, □＝390 가속시험시간 : 0 hr)

그림 1.8.b. 소결온도(℃)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ◇＝330, △＝350, ○＝370, □＝390 가속시험시간 : 5 hr

그림 1.8.c. 소결온도(℃)에 따른 전극성능비교, 반응기체 : 산소 ◇＝330, △＝350, ○＝370, □＝390 가속시험시간 : 24 hr

그림 1.9. 0.75 VRHE(이미지참조)에서 소결온도에 따른 전극의 전류 밀도 변화 가속시험시간 : ○＝0 hr, □＝5 hr, △＝24 hr

그림 1.10.a. 기존 전극과의 성능 비교, 반응기체 ＝ 산소 ○＝45 wt.% PTFE, 350℃ Sintering, △＝Conventional type, 가속시험시간 : 0 hr

그림 1.10.b. 기존 전극과의 성능 비교, 반응기체 ＝ 산소 ○＝45 wt.% PTFE, 350℃ Sintering, △＝Conventional type, 가속시험시간 : 5 hr

그림 1.10.c. 기존 전극과의 성능 비교, 반응기체 ＝ 산소 ○＝45 wt.% PTFE, 350℃ Sintering, △＝Conventional type, 가속시험시간 : 24 hr

그림 1.11.a. 25 wt.%, PTFE 함량을 갖는 전극의 Oxygen gain 특성 : ○ ＝ 산소, △ ＝ 공기, 가속시험시간 : 0 hr

그림 1.11.b. 25 wt.%, PTFE 함량을 갖는 전극의 Oxygen gain 특성 : ○ ＝ 산소, △ ＝ 공기, 가속시험시간 : 24 hr

그림 1.12.a. 45 wt.%, PTFE 함량을 가진 전극의 Oxygen gain 특성 : ○ ＝ 산소, △ ＝ 공기, 가속시험시간 : 0 hr

그림 1.12.a. 45 wt.%, PTFE 함량을 가진 전극의 Oxygen gain 특성 : ○ ＝ 산소, △ ＝ 공기, 가속시험시간 : 24 hr

그림 1 13. 조립된 연료전지의 개략도

그림 1.14. 고밀화에 의한 전극지지체 가장자리 밀봉 (방법 1)

그림 1.15. 고밀화에 의해 밀봉된 전극지지체의 단면

그림 1.16. 고밀화에 의한 전극지지체 가장자리 밀봉 (방법 2)

그림 1.17. 함침에 의해 밀봉한 가스분산판의 단면도

그림 1.18. 함침에 의해 밀봉한 두꺼운 다공성 가스분산판의 단면도

그림 1.19. 함침밀봉에 사용되는 장치의 개략도

그림 1.20. 복합재를 사용하여 밀봉한 다공성 가스분산판의 단면도

그림 1.21. 복합재로 밀봉한 바이폴라 집전체와 냉각판의 구조도

그림 1.22. 밀봉전 전극지지체 표면의 주사전자 현미경 사진

그림 1.23. 밀봉후 전극지지체 표면의 주사전자 현미경 사진

그림 1.24. 밀봉전 전극지지체 단면의 주사전자 현미경 사진

그림 1.25. 흑연반죽을 1회 함침후 전극지지체 단면의 주사전자 현미경 사진

그림 1.26. 밀봉후 전극지지체의 가장자리 측면의 주사전자 현미경 사진

그림 1.27. 단위전지 전극제조 공정도

그림 1.28. 단위전지 4,500시간 연속 운전특성

그림 1.29. 운전시간에 따른 oxygen gain 특성비교

그림 1.30. 단위전지 연속 운전시 개회로 전압 특성

그림 1.31. 180℃ 에서 측정된 PTFE 40 wt.% 산소전극의 Bode plot

그림 1.32. Tarasevich 등 이 제안한 산소환원반응의 경로

그림 1.33. 0.8V 에서 측정된 PTFE 40 wt.% 산소전극의 Bode plot

그림 1.34. 190℃ 0.6V 에서 측정한 산소전극의 Bode plot

그림 1.35. 전극 촉매별 단위전지 성능 특성

그림 1.36. 인산형 연료전지의 단위전지 운전 실적

그림 1.37. 수소 유량에 따른 전지성능 변화

그림 1.38. 산소유량에 따른 전지성능 변화

그림 1.39. 공기유량에 따른 전지성능 변화

그림 1.40. 탄소분리판과 다공성 탄소판의 접촉저항 측정방법에 대한 개략도

그림 1.41. 인산중에서 탄소분리판의 부식정도를 나타내는 전형적인 분극곡선

그림 1.42. 탄소분리판의 기공크기에 따른 기공도와 누적기공도

그림 1.43. 탄소분리판의 두께방향 비저항 측정방법의 개략도

그림 1.44. Tokai Carbon사의 혼용 분리판(hybrid separator)

그림 1.45. IFC의 대표적 두가지 시스템의 스텍구조 비교 (A) New York, Manhattan 시스템 (B) Tokyo, GOI 시스템

그림 1.46. 다양한 전극구조의 비교 (A) Engelhard A-B-A 구조 (B) Toshiba hybrid 스텍구조 (C) 다른 복합구조 (D) Kureha KES-1 전극기판

그림 1.47. 인산형 연료전지 스텍내 전해질 저장소의 구조 (A)치밀한 바이폴라판 (B) 다공성 바이폴라판

그림 1.48. 단위전지 시험용 시편홀더의 개략도

그림 1.49. 다공성 탄소판에 가공된 가스통로의 개략도

그림 1.50. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판의 구조

그림 1.51. 주사전자현미경으로 관찰한 방수처리된 다공성 바이폴라판의 구조

그림 1.52. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판의 단면구조

그림 1.53. 다공성 탄소판을 지지체로 사용한 전극의 제조 공정도

그림 1.54. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성바이폴라판 위에 코팅된 전극의 구조. (A) 1차 코팅면의 구조 (B) 2차 코팅면의 구조

그림 1.55. 주사전자현미경으로 관찰한 다공성 바이폴라판 위에 코팅된 전극의 단면 구조

그림 1.56. 다공성 단위전지 설계 도면 (a) 다공성 단위전지 구성도 (b) 다공성판 및 edge seal

그림 1.57. 다공성 단위전지의 전극구조 (a) 전극 지지체형(ribbed substrate type) (b) 가스 채널 분리판형(ribbed separator type with porous plate)

그림 1.58. 다공성 탄소판을 지지체로 사용한 전극의 전류-전압 특성

그림 1.59. 다공성 단위전지의 성능 특성

그림 1.60. 연료전지 운전설비 계통도

그림 1.61. 스택 운전설비

그림 1.62. 습도 조절 곡선

그림 1.63. 연료전지 운전시스템 구성도

그림 1.64. 연료전지 운전설비

그림 1.65. 스택운전설비 제어판

그림 1.66. 스택 Data Acquisition System 구성도

그림 1.67. 운전온도 180℃ 에서의 5 cell stack 운전특성 △＝H₂／O₂, ○＝H₂／Air.

그림 1.68. 5 cell stack 연속 운전특성

그림 1.69. 운전시간 변화에 따른 정전류 조건 150mA／㎠ 에서의 O₂ gain

그림 1.70. 450㎠ 면적, 15 cell의 스택 성능 특성

그림 1.71. 냉각 시스템의 비교

그림 1.72. 수냉식을 채택한 인산형 연료전지 스택 구조도

그림 1.73. 냉각관에 있어서 온도의 수평 분포도

그림 1.74. 스택내 냉각판사이의 수직 온도 분포도

그림 1.75. ERC의 DIGAS 냉각 구조

그림 1.76. 스택내 오일 냉각관의 배열형태

그림 1.77. 여러형태의 단위전지 연결 형태 A : Bipolar , B : Edge-collected bicell C : Edge-collected monopolar

그림 1.78. 9 cell stack 모양 ( 전극면적 400㎠ )

그림 1.79. 전시장에서 운전 중인 9 cell stack (운전온도 135℃,전압 5.91 V, 전류 69 A)

그림 1.80. 9 Cell I-V 특성곡선

그림 1.81. 10 Cell 제조 과정

그림 1.82. 10 Cell I-V 특성 곡선 (1차 제작)

그림 1.83. 10 Cell 전압 분포도 (1차 제작)

그림 1.84. 10 Cell I-V 특성 곡선 (2차 제작)

그림 1.85. 10 Cell 전압 분포도 (2차 제작)

그림 1.86. 10 Cell I-V 특성 곡선 (3차 제작)

그림 1.87. 10 Cell 전압 분포도 (3차 제작)

그림 1.88. 10 Cell stack 연속 운전 특성(3차 제작)

그림 1.89. Stack 내 수평온도 분포 (2번 cell과 3번 cell 사이)

그림 1.90. Stack 내 수평온도 분포 (8번 cell과 9번 cell 사이)

그림 1.91. Stack 수직 온도 분포 (Stack 중심부)

그림 1.92. 전극제조에 사용된 롤링장치

그림 1.93. 전극제조에 사용된 코팅장치

그림 1.94. 롤링법에 의한 인산형 연료전지 전극 제조 공정도

그림 1.95. 코팅법에 의한 인산형 연료전지 전극 제조 공정도

그림 1.96. 혼합법에 의한 연료전지 전극제조 공정도

그림 1.97. 혼합법에 있어 전극제조를 위한 코팅공정

그림 1.98. 혼합법에 있어 전극제조를 위한 롤링공정

그림 1.99. 혼합법에 의해 제조된 3000㎠의 전극

그림 1.100. 전극위에 코팅된 3000㎠의 매트릭스

그림 1.101. 탄소천을 이용한 연료전지 전극제조 공정도

그림 1.102. 탄소천을 이용한 연료전지 전극제조시 대기중 건조 모습

그림 1.103. 탄소천을 이용하여 제조된 연료전지 전극

그림 1.104. 주사전자현미경으로 관찰한 전극의 단면도 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.105. 배율 5000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 표면 구조 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.106. 배율 20000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 표면구조. (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.107. 배율 5000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 단면 구조 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.108. 배율 20000배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극촉매층의 단면구조 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.109. 배율 500배에서 주사전자현미경으로 관찰한 전극지지체의 구조 (A) 롤링전극, (B) 코팅전극

그림 1.110. 혼합공정에 의해 제조된 전극의 단면도(a)와 표면상태(b) 2회 반복해서 코팅 및 롤링을 실시하였음

그림 1.111. 산소극의 부하전위에 따른 전극의 커패스턴스의 변화

그림 1.112. 산소극의 부하전위에 따른 전극의 계면저항의 변화

그림 1.113. 온도에 따른 산소극의 커패스턴스의 변화

그림 1.114. 온도에 따른 산소극의 계면저항의 변화

그림 1.115. 롤링법에 의해 제조된 전극의 단위전지 성능 특성

그림 1.116. 코팅법에 의해 제조된 전극의 단위전지 성능 특성

그림 1.117. 혼합법에 의해 제조된 전극의 단위전지 성능 특성 1회 코팅 및 롤링

그림 1.118. 혼합법에 의해 제조된 전극의 단위전지 성능 특성 2회 코팅 및 롤링

그림 1.119. E사의 탄소천을 사용하여 제조된 전극의 단위전지 성능 특성

그림 1.120. C사의 탄소천을 사용하여 제조된 전극의 단위전지 성능 특성

그림 1.121. E사의 전극으로 제조된(제조딘) 단위전지 성능 특성 전극지지체로 탄소천을 사용했음

그림 1.122. 단위전지성능에 미치는 전극촉매층내 백금함량의 영향

그림 1.123. 단위전지성능에 미치는 전극면적 크기의 영향

그림 1.124. 단위전지성능에 미치는 전극 촉매층의 두께의 영향

그림 1.125. 여러 가지 전극구조의 개략도 (a) 기존전극 구조, (b) 이중전극 구조, (c) 테프론층 전극 구조

그림 1.126. 단위전지성능에 미치는 전극구조의 영향

그림 1.127. 전극 촉매층내 테프론 함량에 따른 단위전지 초기성능 특성

그림 1.128. 전극 촉매층내 테프론 함량에 따른 단위전지 운전특성

그림 1.129. 코팅방법 및 Tokai 매트릭스를 사용한 단위전지의 장시간 운전특성, 매트릭스를 산소극에 코팅한 것(○), 수소극과 산소극 양쪽에 코팅한 경우(●), Tokai 매트릭스를 사용한 것(▲)

그림 1.130. 건조시킨 PTFE의 시차 열분석

그림 1.131. PEG 4000의 시차 열분석

그림 1.132. 매트릭스의 기공 분포도 (a) 탄화규소 분말로 rolling한 sheet 매트릭스. (b) 탄화규소 휘스커로 rolling한 sheet 매트릭스. (c) 탄화규소 분말로 코팅한 매트릭스. (d) Tokai의 sheet 매트릭스.

그림 1.133. 대면적 전지에 사용된 2184 ㎠의 전극

그림 1.134. 대면적 전지에 사용된 2184 ㎠의 공기극위에 코팅된 매트릭스

그림 1.135. 대면적 전지에 사용된 바이폴라판

그림 1.136. 대면적 전지에 사용된 전류집전체의 도면

그림 1.137. 대면적 단위전지에 사용된 가열판의 도면

그림 1.138. 대면적 단위전지에 사용된 압축판의 도면

그림 1.139. 대면적 전지에 사용된 반응가스 매니폴드의 개략도

그림 1.140. 제작된 대면적 단위저지 시스템. 전극의 유호 반응면적 2000㎠

그림 1.141. 제작된 대면적 10 cell 스택. 전극 유효면적 2000㎠

그림 1.142. 제작된 대면적 20 cell 스택. 전극 유효면적 2000㎠

그림 1.143. 1차 제작된 대면적 단위전지의 온도별 성능특성. 유효전극면적:2000㎠

그림 1.144. 2차 제작된 대면적 단위전지의 온도별 성능특성. 유효전극면적:2000㎠

그림 1.145. 3차 제작된 대면적 단위전지의 온도별 성능특성. 유효전극면적:2000㎠

그림 1.146. 유효전극 면적이 2000㎠인 대면적 단위전지의 운전 특성. 운전조건:200A 정전류, 상압, 180℃

그림 1.147. 10 cell 스택의 초기 성능 특성. 전극면적 2000㎠

그림 1.148. 10 cell 스택내 전극 및 matrix 그룹별 단위전지 성능 특성

그림 1.149. 유효전극 면적이 2000㎠인 10 cell 스택의 운전특성. 운전조건 : 정전류 300A, 상압, 180℃

그림 1.150. 조합1의 4개 단위전지 그룹을 교체한후 10 cell 스택의 성능 특성

그림 1.151. 연료전지 운전조건에 따른 성능 변화

그림 1.152. 스택용 전극. 전극 유효 면적 35cm × 55cm

그림 1.153. 스택용 메트릭스. 공기극위에 메트릭스가 코팅되어 있음

그림 1.154. 스택용 바이폴라판의 도면

그림 1.155. 스택용으로 제작된 바이폴라판

그림 1.156. 스택용 냉각판

그림 1.157. 스택용 전류집전체

그림 1.158. 스택용 히터 구조도

그림 1.159. 스택용 반응기체 메니폴드

그림 1.160. 10 kW급 연료전지 스택의 전체 구성도

그림 1.161. 10 kW급 연료전지 스택의 적층부의 구성도

그림 1.162. 스택에 사용된 압축판

그림 1.163. 10 kW급 스택의 바이폴라판 및 냉각판이 적층된 모양

그림 1.164. 스택 내부에서의 반응기체 흐름도

그림 1.165. 스택 내부에서의 냉각공기 흐름도

그림 1.166. 스택 내부 기체 채널 구조의 개략적인 설명도

그림 1.167. 10 kW급 스택의 조립과정. 스택의 받침대와 하우징의 설치 모습

그림 1.168. 조립된 10 kW 스택의 내부 모습

그림 1.169. 스택에 냉각공기를 공급하기 위해 설치된 송풍기

그림 1.170. 주 프로그램의 흐름도

그림 1.171. 연료전지 시스템 계통도(I)

그림 1.172. 연료전지 시스템 계통도(II)

그림 1.173. 연료전지 스택 상태 감시 순서도

그림 1.174. 연료전지 스택 상태 감시 화면

그림 1.175. 스택 데이터 관리 화면

그림 1.176. 데이터 관리 순서도

그림 1.177. 그래프 관리 순서도

그림 1.178. 그래프 관리 화면

그림 1.179. 연료전지 발전시스템 실험 및 계측 설비

그림 1.180. 연료전지 부하 결선도

그림 1.181. 10 kW급 스택의 초기 전압-전류 특성

그림 1.182. 10 kW급 스택의 초기 발전특성

그림 1.183. 100시간 운전후 10kW급 스택의 전압-전류특성

그림 1.184. 100시간 운전후 10kW급 스택의 발전특성

그림 1.185. 전류 150A 10kW급 스택의 운전초기 전압분포

그림 1.186. 100시간 운전후 전류 200A에서 10kW급 스택의 전압분포

그림 1.187. 10kW급 스택의 운전초기 온도분포 (평균운전온도 180℃)

그림 1.188. 100시간 운전후 10kW급 스택의 온도분포 (평균온도 200℃)

그림 2.1. 활성도 측정 반쪽전지 장치.

그림 2.2. 환원반응 시간이 백금의 담지량에 미치는 효과.

그림 2.3. 백금 촉매에서 Pt 4f 지역에서의 XPS 스펙트럼.

그림 2.4. 탄소 지지체에 존재할 수 있는 작용기들.

그림 2.5. 백금 촉매의 FTIR 스펙트럼.

그림 2.6. Pt-Cu-Fe 삼원 합금 촉매의 안정성 조사 후에 XRD 스펙트럼의 변화.

그림 2.7. Cu 2p 지역에서의 XPS 스펙트럼.

그림 2.8. 안정성 조사 후에 Cu 2p 지역에서의 XPS 스펙트럼.

그림 2.9. Series A 촉매 (원자비 Pt:Cu:Fe ＝ 6:1:1)들의 XRD 스펙트럼 * : 초격자 봉우리

그림 2.10. Series B 촉매 (원자비 Pt:Cu:Fe ＝ 2:1:1)들의 XRD 스펙트럼

그림 2.11. Pt LIII(이미지참조)-edge에 대한 k³-weighted EXAFS 스펙트럼. (a) PCF900A (b) PCF1100B 촉매.

그림 2.12. PCF900A 촉매의 Pt LIII(이미지참조)-edge에 대한 EXAFS 스펙트럼 o ; raw data, -; best-fitted data. (a) k³-weighted EXAFS 스펙트럼의 FTs. … Pt-Pt bond, -Pt-Cu bond, ---Pt-Fe bond. (b) Inverse FTs.

그림 2.13. PCF1100B 촉매의 Pt LIII(이미지참조)-edge에 대한 EXAFS 스펙트럼 o ; raw data, -; best-fitted data. (a) k³-weighted EXAFS 스펙트럼의 FTs. … Pt-Pt bond, -Pt-Cu bond, ---Pt-Fe bond. (b) Inverse FTs.

그림 2.14. series A 촉매들의 TEM 영상

그림 2.15. series A 촉매들의 입자 크기 분포

그림 2.16. series B 촉매들의 입자 크기 분포

그림 2.17. PCF500A 촉매의 C ls 지역에 대한 curve-fitted XPS 스펙트럼 ● ; background substracted raw data. … ; the sum of curve-fitted data.

그림 2.18. PCF500A 촉매의 Pt 4f 지역에 대한 curve-fitted XPS 스펙트럼. ● ; background substracted raw data. … ; the sum of curve-fitted data.

그림 2.19. Pt-Co (원자비 Pt:Co ＝ ¹1:1) 이원 합금촉매의 XRD pattern.(안정성 조사 전) * : superlattice line

그림 2.20. Pt-Mn (원자비 Pt:Mn ＝ 1:1) 이원 합금촉매의 XRD pattern.(안정성 조사 전) * : superlattice line

그림 2.21. Pt-Co (원자비 Pt:Co ＝ 1:1) 이원 합금촉매의 순환 전류－전압 그림 중 음극 부분.(안정성 조사 전)

그림 2.22. Pt-Mn (원자비 Pt:Mn ＝ 1:1) 이원 합금촉매의 순환 전류－전압 그림 중 음극 부분.(안정성 조사 전)

그림 2.23. 600mV에서 Pt-Co (원자비 Pt:Co ＝ 3:1) 이원 합금촉매의 Nyquist plot.(안정성 조사 전)

그림 2.24. 700mV에서 Pt-Mn (원자비 Pt:Mn ＝ 1:1) 이원 합금촉매의 Nyquist plot. (안정성 조사 전)

그림 2.25. Pt-M (M ＝ Co, Mn) 이원 합금촉매의 700mV에서의 면적 활성도와 Rct-1(이미지참조)와의 관계 filled circle : Pt－Mn. empty circle : Pt－Co

그림 2.26. Pt-Cr (원자비 Pt:Cr ＝ 1:1) 이원 합금 촉매의 XRD 스펙트럼. (안정성 조사 전) * : 초격자 봉우리.

그림 2.27. Pt-Cr (원자비 Pt:Cr ＝ 1:1) 이원 합금촉매의 CV 그림 중 음극 부분.(안정성 조사 전)

그림 2.28. 백금의 표면적과 산화물 환원 전위와의 관계.

그림 2.29. 백금의 표면적과 Qs／Qtot (전체 수소흡착 전하량에 대한 강한 수소 흡착 전하량의 비)의 관계.(이미지참조)

그림 2.30. 이원 합금 촉매의 산화물 환원 전위와 면적 활성도와의 관계.

그림 2.31. 이원 합금 촉매의 면적 활성도와 Qs／Qtot의 관계.(이미지참조)

그림 2.32. DRS 셀의 구조도.

그림 2.33. 일산화탄소 산화 반응 실험 장치도.

그림 2.34. 인산형 연료전지의 기본 원리.

그림 2.35. 일산화탄소 산화 반응. (■ 승온 과정, ● 냉각과정)

그림 2.36. 모델 반응과 질량 활성과의 상관관계. (반응 시작 온도)

그림 2.37. 모델 반응과 질량 활성과의 상관관계. (반응 포화 온도)

그림 2.38. 산 처리 직후의 담체 TPD 결과 (a) CO₂, (b) CO, (c) NO₂, (d) NO.

그림 2.39. 산 처리 후 140℃에서 건조 시킨 담체의 TPD 결과. (a) CO₂, (b) CO, (c) NO₂, (d) NO.

그림 2.40. 산 처리에 의한 담체 표면적 변화. (BET)

그림 2.41. 산 처리를 거친 탄소 담체의 적외선 분광 결과. (a) 산 처리 안된 담체, (b) 1시간 산 처리된 담체, (c) 4시간 산 처리된 담체, (d) 8시간 산 처리된 담체, (e) 16시간 산 처리된 담체, (f) 16시간 산 처리된 담체에 백금을 colloid법으로 담지한 촉매, (g) 16시간 산 처리된 담체에 백금을 함침법으로 담지한 촉매.

그림 2.42. 산 처리에 의해 활성탄에 생성된 관능기의 양. (적정법)

그림 2.43. 활성탄에 담지된 백금의 분산도 (Chemisorption법) (a) 함침법, (b) colloid 법

그림 2.44. 산 처리에 의해 카본 블랙에 생성된 관능기의 양. (TPD-Mass)

그림 2.45. 백금 전구체에 따른 백금 담지 촉매의 XRD 패턴. (a) H₂PtCl6(이미지참조)를 전구체로 사용하여 제조된 촉매의 XRD 패턴 (b) Pt(NH₃)₄Cl₂를 전구체로 사용하여 제조된 촉매의 XRD 패턴

그림 2.46. 담체의 산 처리 시간에 따른 백금 담지 촉매의 XRD 패턴.

그림 2.47. 담체 산 처리 시간에 따른 백금 촉매의 일산화탄소의 산화 반응성.

그림 2.48. 700℃로 열처리된 합금 촉매의 산 처리 시간에 따른 질량 활성.

그림 2.49. 크롬에 의한 백금의 소결억제 효과. (XRD)

그림 2.50. 산 처리 시간에 따른 백금-크롬 합금 촉매의 안정성 시험. (a) 백금의 용출량, (b) 크롬의 용출량.

그림 3.1. 시편제조에 대한 flow chart

그림 3.2. Specimen holder 의 개략도.

그림 3.3. 전기화학 실험 장치의 개략도.

그림 3.4. 실험과정에 대한 flow chart

그림 3.5. 145℃, 85 % 인산용액내에 황산에서 전 처리된 백금 촉매 탄소 전극에 대해서 질소를 blowing 시키면서 200mVRHE, 100 mVRHE , 그리고 50 mVRHE 에서 얻어진 Nyquist plot.(이미지참조)

그림 3.6. 145℃, 85 % 인산용액내에 질산에서 전 처리된 백금 촉매 탄소 전극에 대해서 질소를 blowing 시키면서 280mVRHE, 200 mVRHE , 그리고 100 mVRHE 에서 얻어진 Nyquist plot.(이미지참조)

그림 3.7. 145℃, 85 % 인산용액내에 염산에서 전 처리된 백금 촉매 탄소 전극에 대해서 질소를 blowing 시키면서 260mVRHE, 200 mVRHE , 그리고 100 mVRHE 에서 얻어진 Nyquist plot.(이미지참조)

그림 3.8. 145℃, 85% 인산용액내에서 황산 전처리된 백금 촉매 탄소 전극을 부식 가속 시험을 한후의 FTIR spectra.

그림 3.9. 145 ℃, 85% 인산용액내에서 질산 전처리된 백금 촉매 탄소 전극을 부식 가속 시험을 한후의 FTIR spectra.

그림 3.10. 145 ℃, 85% 인산용액내에서 염산 전처리된 백금 촉매 탄소 전극을 부식 가속 시험을 한후의 FTIR spectra.

그림 3.11. 145 ℃, 85% 인산용액 내에서 세가지 산으로 처리된 백금 촉매 탄소 전극에 대한 동전위 분극실험 결과.

그림 4.1. 실험장치의 회로도

그림 4.2. 테이프 캐스팅법으로 제조한 매트릭스의 SEM 사진 (a) 단면 (b) 윗면

그림 4.3. process 1로 제조한 매트릭스의 SEM 사진 (a) 단면 (b) 윗면

그림 4.4. process 2로 제조한 매트릭스의 SEM 사진 (a) 단면 (b) 윗면

그림 4.5. 제조방법에 따른 sheet 매트릭스와 코팅 매트릭스의 기공률 특성

그림 4.6. 제조방법에 따른 sheet 매트릭스와 코팅 매트릭스의 인산 함침도 특성

그림 4.7. 제조방법에 따른 sheet 매트릭스와 코팅 매트릭스의 기공압 특성

그림 4.8. 제조방법에 따른 sheet 매트릭스와 코팅 매트릭스의 가소성 특성

그림 4.9. 제조방법에 따른 sheet 매트릭스와 코팅 매트릭스의 인장강도 특성

그림 4.10. 여러 가지 방법으로 제조한 sheet 매트릭스를 장착한 단위전지의 교류 임피던스 특성 (a) 0.9V (b) 0.7V

그림 4.11. 여러 가지 방법으로 제조한 코팅 매트릭스를 장착한 단위전지의 교류 임피던스 특성 (a) 0.9V (b) 0.7V

그림 4.12. tape casting법으로 제조한 매트릭스의 전극과 거치면 사이의 계면에 대한 순환 전류 전압법 결과

그림 4.13. process 1으로 제조한 매트릭스의 전극과 거친면 사이의 계면에 대한 순환 전류 전압법 결과

그림 4.14. process 2로 제조한 매트릭스의 전극과 거친면 사이의 계면에 대한 순환 전류 전압법 결과

그림 4.15. 여러가지 방법으로 제조한 sheet 매트릭스를 장착한 단위전지의 전류-전압 특성

그림 4.16. 여러 가지 방법으로 제조한 코팅 매트릭스를 장착한 단위전지의 전류-전압 특성

그림 4.17. 3cm×3cm 크기의 sheet 매트릭스를 장착한 단위전지의 전류-전압 특성

그림 4.18. 10cm×10cm 크기의 sheet 매트릭스를 장착한 단위전지의 전류-전압 특성

그림 5.1. 연료전지용 다공성 전극의 구조 (A) 기존의 전극구조 모델링 (B) 개선된 전극구조 모델링

그림 5.2. 연료전지용 전극의 촉매층 제작방법 ○;Carbon black, ●;Pt, ;PTFE (a) 기존의 전극제작 방법 (b) 이종분말법에 의한 전극제작방법 (c) 새로운 전극제작방법(이미지참조)

그림 5.3. 기존의 기체확산전극 제작 공정도

그림 5.4. 건식이종분말법에 의한 기체확산전극 제작 공정도

그림 5.5. 습식이종분말에 의한 기체확산전극 제작 공정도

그림 5.6. 새로운 백금담지 방식에 의한 기체확산 전극제작 공정도

그림 5.7. Half cell 측정장치

그림 5.8. 전극 두께 변화에 따른 전극의 I-V특성곡선

그림 5.9. 건식이종분말법으로 제작한 전극의 I-V 특성곡선 (30%PTFE)

그림 5.10. 건식이종분말법으로 제작한 전극의 I-V 특성곡선 (40%PTFE)

그림 5.11. 건식이종분말법으로 제작한 전극 단면의 SEM사진

그림 5.12. PTFE의 함량에 따른 전극의 다공도 비교

그림 5.13. PTFE의 함량에 따른 전극의 기공면적 비교

그림 5.14. PTFE함량에 따른 기존의 방법으로 만든 전극의 기공분포곡선 (T:기존의 방법)

그림 5.15. PTFE함량에 따른 건식 이종분말법으로 만든 전극의 기공분포곡선 (N:건식이종분말법)

그림 5.16. PTFE함량에 따른 기존의 방법으로 만든 전극의 누적기공면적곡선 (T;기존의 방법)

그림 5.17. PTFE함량에 따른 건식이종분말법으로 만든 전극의 누적기공면적곡선 (N;건식이종분말법)

그림 5.18. PTFE함량에 따른 기존의 방법으로 만든 전극과 건식이종분말법으로 만든 전극들의 micropore와 macropore의 기공면적사이의 상호관계 (N ; 건식이종분말법, T ; 기존의 방법)

그림 5.19. PTFE함량에 따른 기존의 방법으로 만든 전극(만든전극)과 건식이종분말법으로 만든 전극의 전체의 기공면적에 대한 micropore의 기공면적의 상대적인 비의 비교 (N ; 건식이종분말법, T ; 기존의 방법)

그림 5.20. 습식이종분말법으로 제작한 전극의 성분함량에 따른 전극성능변화 (전극두께 120㎛)

그림 5.21. 습식이종분말법에서 동일한 백금함량(0.31mg／㎠)에 따른 전극성능변화

그림 5.22. 습식이종분말법으로 제작한 (PTFE／C:Pt／C(5:5))전극과 E-TEK사 전극의 성능비교

그림 5.23. 습식이종분말법으로 제작한 (PTFE／C:Pt／C＝(6:4))전극과 기존 방법으로 만든 전극과의 성능비교

그림 5.24. 습식이종분말법으로 제작한 전극과 E-TEK사의 전극과 기존 방법으로 만든 전극과의 질량활성도 비교

그림 5.25. 습식이종분말법으로 제작한 전극 단면의 SEM사진 (a) PTFE／C:Pt／C＝5:5 (b) PTFE／C:Pt／C＝6:4 (c) PTFE／C:Pt／C＝7:3 (d) PTFE／C:Pt／C＝8:2 (e) PTFE／C:Pt／C＝9:1

그림 5.26. 여러 가지 전극의 기공의 면적분포비교 (a) PTFE／C:Pt／C＝4:6 (b) PTFE／C:Pt／C＝5:5 (c) PTFE／C:Pt／C＝6:4 (d) PTFE／C:Pt／C＝7:3 (e) PTFE／C:Pt／C＝8:2 (f) PTFE／C:Pt／C＝9:1

그림 5.27. 새로운 방법으로 만든 전극과 기존의 전극의 SEM사진 비교 (a) 기존의 전극 (b) 새로운 전극

그림 5.28. 새로운 방법으로 만든 전극과 E-TEK사 전극의 성능비교 (Pt 0.5mg／㎠)

그림 6.1. Fuel Cell potential on the base-case condition

그림 6.2. 온도의 입력창

그림 6.3. 온도의 입력창(3개의 block)

그림 6.4. Block 1에서의 전류밀도와 전위의 관계

그림 6.5. Block 2에서의 전류밀도와 전위의 관계

그림 6.6. 연료전지 성능해석 프로그램 초기화면

그림 6.7. 연료전지 형상 입력창

그림 6.8. Fuel Cell Generator 실행창

그림 6.9. Stack Editor 입력창

그림 6.10. Fuel Supply chamber 입력창

그림 6.11. Cooler 입력창

그림 6.12. Battery Design 입력창

그림 6.13. Anode 입력창

그림 6.14. Cathode 입력창

그림 6.15. Membrance 입력창

그림 6.16. 연료전지 초기치 입력창

그림 6.17. 연료전지 재질의 입력창

그림 6.18. 이상적인 연료전지의 성능곡선

그림 6.19. base-case papameter 입력창

그림 6.20. Model 형식의 입력창

그림 6.21. Internal Solver의 입력창

그림 6.22. Solver 종류의 입력창

그림 6.23. ObjCalc의 기본 tool 입력창

그림 6.24. Calculation option 입력창

그림 6.25. Function List 입력창