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Investigation of Electrochemical Reactions in Direct 2-propanol Fuel Cells by 13C Liquid State NMR Spectroscopy

Title
Investigation of Electrochemical Reactions in Direct 2-propanol Fuel Cells by 13C Liquid State NMR Spectroscopy
Authors
금윤재
Issue Date
2017
Department/Major
대학원 화학·나노과학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
한옥희황성주
Abstract
Among various alcohols used as fuels, 2-propanol has advantages of high density of energy generation. Compared to methanol and ethanol, 2-propanol produces a large number of electrons per molecules if it is completely oxidized by producing only H2O and CO2. Therefore, in this study, performance of the DPFC was measured with an electronic analyzer by changing the temperature and the catalysts of anode. As a result, the DPFC was shown relatively good performance when using MEA composed of PtRu/C (5±0.2 mg/㎠) as anode catalyst, Pt/C (3±0.2 mg/㎠) as cathode catalyst and Nafion117 as polymer membrane. Through this study, we investigated how the chemical composition of the exhaust in fuel cells and the exhaust varies with DPFCs performance. As a result, it was confirmed that the obtained current values by using the electronic analyzer are almost the same as that of the generated current by using the NMR when the DPFC is performed the incomplete oxidation reaction. Among the various causes of the DPFCs, the incomplete oxidation reaction is caused a decrease in the performance of DPFC during DPFC operation.;알코올 종류 중 2-propanol은 methanol, ethanol에 비해 물과 이산화탄소만 생성하는 완전 산화를 한다면 한 분자 당 생성 할 수 있는 전자가 많아 에너지 발생 밀도가 크다는 이점을 가지고 있다. 본 연구에서 직접 2-propanol 연료전지 구동 시, 온도와 촉매를 변화시킬 경우, 80 ℃에서 연료극 촉매로 PtRu/C 사용할 경우 상대적으로 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한 이 조건을 사용하여 직접 2-propanol 연료전지를 구동시켜 전류 측정장비를 통해 얻은 전류 값과 NMR 전류 생성량의 비교를 통해 화학적 조성에 따른 NMR 전류 생성량을 확인 할 수 있었다. 그 결과 전류측정장비를 통해 얻은 전류 값과 가장 근사한 값은 직접 2-propanol 연료전지에서 발생하는 반응이 대부분 불완전산화 반응임을 알 수 있었다. 따라서 직접 2-propanol 연료전지의 성능 저하의 원인 하는 경우, 대부분은 아세톤을 발생시키는 불완전 산화반응으로 인한 것임을 확인 할 수 있다.
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일반대학원 > 화학·나노과학과 > Theses_Master
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