고분자전해질 연료전지에서 고분자막의 이온전도도에 미치는 전류밀도의 영향 (Effect of Current Density on Ion Conductivity of Membrane in Proton Exchange Membrane)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 56권 / 1호 / 1 ~ 5페이지
· 저자명 : 황병찬, 오소형, 이대웅, 정회범, 유승을, 구영모, 나일채, 이정훈, 박권필

초록

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)가 실제 구동되는 고전류밀도 범위까지 임피던스를 분석해 이온전도도에 대해 연구하였다. 가스확산층(GDL)유무가 임피던스에 미치는 영향을 수소투과도 측정에 의해 간접적으로 검토하였다. 저전류 범위(<80 mA/cm2)에서 상대습도(RH)가 60% 이상 높을 때는 고분자 막의 수분 함량이 충분해 막의이온전도도가 전류 변화의 영향을 받지 않았다. 그러나 RH가 낮을 때는 전류밀도가 증가하면서 수분 생성에 의해 이온전도도가 증가했다. 고전류 영역(100~800 mA/cm2)에서 HFR (High Frequency Resistance)로 구한 막의 이온전도도실험값과 수치해석에 의해 구한 값을 비교하였다. RH 100%에서는 실험값과 모사한 값 모두 전류 변화에 영향을 받지 않고 일정한 이온전도도를 유지함을 보였다. RH 30~70%에서는 전류밀도 증가에 따라 이온전도도가 증가하다 일정해 지는 경향을 나타냈다.

영어초록

In this work, we study the ion conductivity by analyzing the impedance to the high current density range that the PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) is actually operated. The effect of GDL (Gas Diffusion Layer)presence on impedance was investigated indirectly by measuring hydrogen permeability. When the RH (Relative Humidity)was higher than 60% in the low current range (< 80 mA/cm2), the moisture content of the polymer membrane was sufficient and the ion conductivity of the membrane was not influenced by the current change. However, when RH was low, ion conductivity increased due to water production as current density increased. The ion conductivity of the membrane obtained by HFR (High Frequency Resistance) in the high current region (100~800 mA/cm2)was compared with the measured value and simulated value. At RH 100%, both experimental and simulated values showed constant ion conductivity without being influenced by current change. At 30~70% of RH, the ionic conductivity increased with increasing current density and tended to be constant.

참고자료

· 없음