Ionic resistances of catalyst layers in PEMFC by complex capacitance analysis of impedance data

Title
Ionic resistances of catalyst layers in PEMFC by complex capacitance analysis of impedance data
Authors
장종현전순열김수길김형준조은애한종희임태훈
Keywords
PEMFC; MEA; Ionomer; Resistance; Impedance; complex capacitance
Issue Date
2009-11
Publisher
한국전기화학회 2009년도 추계총회 및 학술발표회
Citation
, 71-71
Abstract
임피던스의 복소캐패시턴스 분석을 통해 PEΜFC 및 DMFC 전극층의 나피온 이오노머에 의한 이온저항을 측정하는 기법을 개발하였다. 이온전도도를 측정하고자 하는 전극에 불활성 기체 등을 공급하여 통상적인 연료전지 반응을 제거하고, 다른 전극에는 반대전극 및 기준전극으로 작용하도록 수소를 공급하며 임피던스를 측정한다. 이때 측정 전위는 적절히 조절하여 전극층 내부의 촉매/이 오노머 계면에서 전기이중층 형성 반응만이 일어나도록 하였다. 이러한 조건에서 얻어지는 교류 임피던스는 나이키스트 도시에서 전기이중층 캐피시터와 유사하게 기울기가 변하는 직선형 태로 나타난다. 이를 변환한 복소캐패시턴스의 실수부와 허수부를 주파수에 대해 각각 도시하면 계면캐패시턴스 및 특성주파수 값을 얻을 수 있으며, 이로부터 전극층 내부의 이온저항 값을 계산할 수 있다. 이러한 신규 분석법을 활용하여, PEMfC 막전극집합체의 전극층 이온저항을 나피온 함량 및 상대습도에 따라 측정할 수 있었다. 또한, 전극층의 나피온 함량이 낮거나 상대습도가 낮은 경우에는, 이온저항이 크게작용하며 이에 따라 단위전지 성능이 감소함을 실험적으로 확인하였다.
URI
http://pubs.kist.re.kr/handle/201004/36494
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KIST Publication > Conference Paper
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