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표제지

목차

ABSTRACT 7

Nomenclature 9

제1장 서론 13

1.1. 연구배경 13

1.2. 연구 동향 17

1.2.1. 스택 내부 수분관리 및 동결 17

1.2.2. 연료전지 동결관리 23

1.3. 연구목적 26

제2장 GDL 표면의 미소액적 형성 28

2.1. GDL 표면의 미소 액적 유발 장치 28

2.2. GDL 표면 강제 수분범람 관찰 30

제3장 GDL 표면의 액적 동결 실험 및 결과 36

3.1. 액적 냉각 실험장치 및 실험방법 36

3.1.1. 냉각실험 장치 36

3.1.2. 냉각실험 방법 40

3.2. 액적의 크기에 따른 과냉도 변화 42

3.2.1. 액적의 냉각 및 동결 온도 이력 42

3.2.2. 액적의 크기에 따른 과냉도 변화 50

3.3. 액적의 동결과정 관찰 56

3.3.1. 온도 이력에 따른 동결과정 56

3.3.2. 반복 동결에 따른 과냉도의 변화 60

3.4. GDL 표면의 소수성 변화 관찰 63

3.4.1. 접촉각 측정 장치 63

3.4.2. 소수성 변화에 따른 접촉각 변화 64

제4장 단위전지의 동결 후 성능실험 및 결과 67

4.1. 단위전지 테스트 장치 67

4.2. 반복동결이 시스템에 미치는 영향 69

4.2.1. 시스템 성능 비교 69

4.2.2. MEA의 변형 71

4.2.3. 시스템 작동 후 수분범람 관찰 73

제5장 결론 75

참고문헌 77

표목차

Table 1.1. Power generation situation of New & renewable energy 16

Table 3.1. Thermal properties of GDL 40

Table 3.2. Experimental condition 41

그림목차

Fig. 1.1. Schematic diagram of PEMFC 18

Fig. 1.2. Polymer Structure of Nafion 20

Fig. 1.3. Cross-sections of MEA, after the freeze/thaw cycles (carbon cloth, without purging). 22

Fig. 2.1. Experimental device for flooding 29

Fig. 2.2. Flooding obseration on uncoated GDL 32

Fig. 2.3. Flooding obseration on coated GDL 34

Fig. 2.4. The over flooding observation on GDL (a) uncoated GDL (b) coated GDL 35

Fig. 3.1. Experimental device for cooling and visualization 38

Fig. 3.2. Test section for cooling and visualization 39

Fig. 3.3. Time history of the temperature of water droplets to supercooling degree. 43

Fig. 3.4. Time history of the temperature of water droplets on coated PTFE GDL to 6μL 44

Fig. 3.5. Time history of the temperature of water droplets on coated PTFE GDL to 15μL 45

Fig. 3.6. Time history of the temperature of water droplets on coated PTFE GDL to 30μL 46

Fig. 3.7. Time history of the temperature of water droplets on uncoated PTFE GDL to 30μL 47

Fig. 3.8. Time history of the temperature of water droplets on uncoated PTFE GDL to 15μL 48

Fig. 3.9. Time history of the temperature of water droplets on uncoated PTFE GDL to 30μL 49

Fig. 3.10. The variation of the averaged supercooling degree to water droplet size 52

Fig. 3.11. Probability distribution of averaged supercooling degree to 6μL droplet size 53

Fig. 3.12. Probability distribution of averaged supercooling degree to 15μL droplet size 54

Fig. 3.13. Probability distribution of averaged supercooling degree to 30μL droplet size 55

Fig. 3.14. The freeze of the droplet according to the time. 57

Fig. 3.15. The freez Photograph of the droplet according to the time on uncoated GDL 58

Fig. 3.16. The freez Photograph of the droplet according to the time on coated GDL 59

Fig. 3.17. The relationship between the number of experiment and the supercooling degree. 61

Fig. 3.18. SEM photograph of carbon fiber in GDL (a)PTFE coating before experiment (b)damaged PTFE coating... 62

Fig. 3.19. Contact angle measurement equipment. 64

Fig. 3.20. The relationship between the number of experiment and contact angle. 65

Fig. 3.21. Snapshot of contact angle of droplet 66

Fig. 4.1. Experiment of PEMFC test 68

Fig. 4.2. Degradation of performance of PEMFC before and after GDL freezing 70

Fig. 4.3. Deformation of MEA (a)before experiment, (b)after experiment 72

Fig. 4.4. Flooding on GDL 74

Fig. 4.5. Flooding on separator 74