Effect of membrane electrode assembly fabrication method on the single cell performances of polybenzimidazole based high temperature polymer electrolyte memebrane fuel cells

Title
Effect of membrane electrode assembly fabrication method on the single cell performances of polybenzimidazole based high temperature polymer electrolyte memebrane fuel cells
Authors
이주연정재우장종현김형준
Issue Date
2014-04
Publisher
한국전기화학회 2014년 춘계 총회 및 학술발표회
Citation
, 381-381
Abstract
고분자 전해질 연료 전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자 막을 전해질로 사용하는 연료전지다. 다른 형태의 연료전지에 비해 높은 전력밀도와 저온 시동성의 장점을 가지고 있기 때문에 자동차의 동력원, 가정용 전원 등으로 그 응용분야가 확대되고 있다. 고분자 전해질 연료전지는 구동 온도에 따라 저온형 고분자 전해질 연료전지와 고온형 고분자 전해질 연료전지로 나뉠 수 있다. DuPont사의 Nafion을 고분자 전해질막으로 사용하며 100℃ 이하에서 작동되는 저온형 고분자 전해질 연료전지와는 달리 고온형 고분자 전해질 연료전지는 인산이 함침된 폴리벤즈이미다졸 (PBI)을 전해질 막으로 사용하며 100 ℃ 이상에서 작동된다. 고온에서 작동되므로 반응 속도를 개선하고 전극 피독을 감소 시킬 수 있다. 또한 물 관리가 불필요하므로 간단한 시스템을 구축할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 고온형 고분자 전해질 연료전지 성능 향상을 위해 전극의 바인더로 사용되는 폴리테트라플로우로에틸렌 (PTFE)의 양을 20, 30, 45 wt%로 달리하여 전극을 조성하였다. 또한 MEA 제조 시 가압 공정 유무에 따라 성능에 어떠한 변화가 나타나는지 전기화학적 분석과 등가 회로 분석을 통해 알아보았다. 모든 셀은 150 ℃로 가습 조건 없이 운전하였다. MEA 제조 시 가압 공정을 하지 않았을 경우 PTFE 20 wt%가 포함되어있는 전극이 가장 우수한 셀 성능을 나타내었다 (338 mA cm-2, 0.6 V). 반대로 가압 공정을 하였을 경우 PTFE 45 wt%가 포함되어있는 전극이 높은 셀 성능을 나타내었다 (281 mA cm-2, 0.6 V).
URI
http://pubs.kist.re.kr/handle/201004/47595
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KIST Publication > Conference Paper
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