전기방사에 의한 PAN-based PEMFC 촉매 지지체용 탄소나노섬유 제조 및 특성 : 고분자전지용 Polypyrrole 나노섬유 제조 = Characteristics of PAN-based carbon nanofibers for PEMFC catalyst support prepared by electrospinning
저자
발행사항
광주: 전남대학교 대학원, 2008
학위논문사항
학위논문(석사)-- 전남대학교 대학원 일반대학원: 정밀화학과 2008. 2
발행연도
2008
작성언어
한국어
주제어
DDC
660 판사항(22)
발행국(도시)
광주
기타서명
Characteristics of PAN-based carbon nanofibers for PEMFC catalyst support prepared by electrospinning
형태사항
xi, 126 p.: 삽도; 26 cm.
일반주기명
지도교수: 이완진
참고문헌: 105 p.
소장기관
본 연구에서는 고분자 전해질형 연료전지의 Pt촉매 지지체를 제조하기 위하여 전기방사 기법을 이용해 Polyacrylonitrile (PAN)-Cellulose Acetate (CA) blending polymer 용액, PAN-PC blending polymer 용액, PAN-MWCNT composite polymer 용액의 섬유 웹을 제조하였다. 위의 polymer 용액은 10wt.% PAN과 10wt.% CA, 20wt.% PC, MWCNT powder를 각각 DMF에 용해하여 녹인 후 , 이 용액을 무게비로 혼합하여 제조하였다. Pt particle의 촉매 지지체로서 사용하기 위한 카본나노섬유(CNF)는 air 조건하 280℃에서 전기방사 웹을 안정화하였고, 질소 조건하 1000℃에서 탄소화 과정을 진행하여 준비하였다. CNFs의 직경은 주사 전자 현미경 (SEM)을 통하여 관찰하였다. 촉매의 size와 morphology는 투과 전자 현미경 (TEM)을 통하여 관찰하였다. 각 샘플의 전기화학적 특성은 cyclic voltammograms (CV)에 의해 측정되었다. PAN-CA(PC) blending 섬유의 PEMFC 성능은 PAN: CA(PC) = 7:3이 가장 높았다. 이는 CA(PC)가 첨가됨으로서 열처리 과정에서 일부 CA(PC)가 제거 되면서 섬유표면에 굴곡을 만들어 비표면적의 향상을 가져오고, CA(PC)의 O에 의해서 전자 이동이 좋아지기 때문에 전기전도도가 향상된 결과로 보인다.
PAN-MWCNT composites 섬유의 PEMFC 성능은 3wt.% 첨가한 섬유로 제조한 Pt/C촉매가 가장 높았다. 이는 MWCNT를 첨가함에 따라 전기전도도와 섬유의 비표면적이 높아지는 결과로 보인다.
고분자전지를 제조하기위해 도핑된 Polypyrrole (PPy)/sulfonated poly(styrene-ethylene-butylene-styrene) SSEBS 섬유복합체 Web은 chroloform에 도핑된 PPy, SSEBS 그리고 carbon conductor의 혼합한 복합 용액을 방사하여 준비하였다. 방사한 nanofibers의 diameters는 200~900nm 였으며, 평균 500nm이다. 도핑된 PPy는 chroloform에 monomer로서 Pyrrole을 사용하고, 양성화제와 계면활성제로서 dodecylbenzenesulfonic (DBSA)을 사용하였고, 수용액 상태의 ammonium peroxydisulfate (APS)를 계시제로 사용하여 중합을 했다. SSEBS는 질소대기하에서 chlorosulfonic acid (CSA)를 사용하여 술폰화 처리했다.
방사한 Polypyrrole/S-SEBS 섬유 복합체 Web 전극의 고유 방전 용량은 캐스팅한 PPy/S-SEBS 와 비교하여 20%이상 증가했다. 이는 전기방사와 술폰화의 효과에 의해 전기정도도를 증가시켜주고, 낮은 계면저항과 PPy와 S-SEBS사이의 혼화성, 친화력을 향상시킴으로써 전기화학적 반응 site를 증가시켜주기 때문이다.
The fiber webs were prepared by elelctrospinning method. The elelctrospinning polymer solutions were prepared by (i) blending 10wt.% PAN in DMF with 10 wt.% CA in DMF at a weight ratio of 9:1 and 7:3, (ii) blending 10wt.% PAN in DMF with 10 wt.% PC in DMF at a weight ratio of 9:1, 7:3 and 5:5, and (iii) compositing 10wt.% PAN in DMF with a weight ratio of 1, 3, 5 MWCNT. The carbon nanofibers (CNF) to use as catalyst support materials of Pt particle were prepared by stabilizing electrospun webs at 280℃ in the air atmosphere and carbonizing it at 1000℃ in the nitrogen atmosphere. The diameters of CNFs were determined by Scanning electron microscopy (SEM). The size and morphology of the catalysts were determined using transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). The characteristics of electrochemical were measured by cyclic voltammograms (CV).
The performance of PEMFC of PAN-CA blending carbon nanofibers was the highest that of the PAN: CA = 7:3. This is because of the valley of surface as removal of CA.
The performance of PEMFC of PAN-PC blending carbon nanofibers was the highest that of the PAN: CA = 7:3. This is because of the valley of surface and increasing of O/C rate by addition of PC.
The performance of PEMFC of MWCNT/PAN composite carbon nanofibers was the highest that of 3 wt.% MWCNT/PAN composite carbon nanofibers. This is because of the increasing of conductivity and surface area by addition of MWCNT.
The electrochemical behavior of electrospun ploypyrrole (PPy)/sulfonated-poly(styrene-ethylene-buthylenes-styrene) (S-SEBS) composite nanofibers was investigated, compared to PPy/S-SEBS prepared by a casting method. The electrospun PPy/S-SEBS fibers were about 500 nm in average diameter, while PPy/S-SEBS composite prepared by a casting method showed the granular macroporous structure.
The specific discharge capacity of electrospun PPy/S-SEBE composite nanofiners electorde showed the highest value as 73 mAh/g, while those of cated PPy-PVDF and casted PPy-SSEBS electrodes were much lower as 41 mAh/g and 59 mAh/g, respectively. This is because of the effect that the reaction site of electrochemical are incresed by high electro conductivity, surface area, low interfacial resistance, and high reversibility by electrospinng and sulfonation. In addition, sulfonated SEBS induces higher elongation force to jet in the processing of electrospinning due to the role of dopant.
분석정보
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)