Performance degradation in freeze-thaw cycling for PEMFC MEAs with various initial microstructures

Title
Performance degradation in freeze-thaw cycling for PEMFC MEAs with various initial microstructures
Authors
이상엽장종현조민경김형준조은애이국승임태훈황인철
Keywords
연료전지; 막-전극 접합체; 스택 성능; 미세구조; 냉해동; PEMFC; MEA; Freeze-thaw; Microstructure
Issue Date
2011-04
Publisher
한국전기화학회 2011년도 춘계총회 및 학술발표회
Abstract
연료전지 자동차의 온도가 반복적으로 영하로 떨어질 경우, 물/얼음의 변화로 인한 부피 팽창/수축에 따른 막전극접합체(MEA)의 미세구조 변화는 영구적인 연료전지 스택의 성능 저하를 가져올 수 있다. 본 연구에서는, 각기 다른 방법을 통하여 제작된 5개의 MEA를 -20℃~10℃ 사이에서 냉해동 실험을 반복하였고, 그로 인한 성능 및 전기화학적 특성 변화를 미세구조와 관련지어 분석하였다. 고분자전해질막에 촉매잉크를 스프레이 방법으로 도포하여 제작된 MEA의 경우, 특별한 미세구조 변화를 확인하지 못하였다. 2개의 제공받은 MEA의 경우, 120회의 냉해동 사이클 이후 전해질/전극간 계면에 기공 형성이나 촉매 층에서 수직균열을 찾을 수 있었다. 기공 형성은 오믹저항의 증가 및 이에 따른 성능저하를 가져왔으나, 촉매층의 균열로 인한 영향은 크게 확인되지 않았다. 120회의 냉해동을 진행하는 동안, 백금촉매의 전기화학적 활성 표면적 (EAS, electrochemically active surface area) 및 기공구조가 점진적으로 변화함을 확인하였으나, 이와 관련된 활성화과전위 (activation overpotential)와 농도과전위 (concentration overpotential)의 영향은 뚜렷이 관찰되지 않았다.
URI
http://pubs.kist.re.kr/handle/201004/41442
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KIST Publication > Conference Paper
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