• 제목/요약/키워드: 개질연료

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200 W급 휴대용 연료전지 시스템의 빠른 기동 특성을 위한 수성 가스 반응기 설계 (Design of Water Gas Shift Reactor for Rapid Start-Up in 200 W Portable Fuel Cell System)

  • 최종록;이성철
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권4호
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    • pp.455-459
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    • 2013
  • 휴대용 연료전지 시스템에 사용되는 연료 개질 시스템은 수소 발생기, 산화기, 일산화탄소 제거기로 구성되어 있다. 휴대용 연료전지 시스템 설계에서 시스템의 기동 시간은 매우 중요한 설계 인자이다. 특히, WGS 반응기의 기동 시간은 리포메이트의 질을 결정하기 때문에 전체 시스템의 기동 시간에 중요한 부분을 차지한다. 본 논문에서는 과량의 일산화탄소가 포함되어 있는 리포메이트 가스를 WGS 반응기에서 산화시킴으로써 WGS 반응기를 가열하는 방법을 사용하였다. 이때 공급되는 공기는 WGS 반응기 입구에 공급되어 기동 초기에 발생되는 과량의 일산화탄소가 함유된 리포메이트 가스를 제거하므로써, 운전 중에 일산화탄소의 과잉 공급없이 안정적으로 리포메이트를 공급함으로써 기동 시간을 단축할 수 있었다.

젖산 산화효소-카탈라아제-미토콘드리아 전극 제작 및 특성 분석 (Fabrication and Characterization of Lactate Oxidase-catalase-mitochondria Electrode)

  • 시키;마니칸단 키에르티 부샨;최영봉;김창준
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제62권3호
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    • pp.238-245
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    • 2024
  • 젖산 전극은 환자의 건강상태와 스트레스 수준, 및 운동선수의 피로도를 실시간으로 모니터링하는 젖산 센서 또는 젖산 연료전지 전극으로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 젖산 산화효소, 카탈라아제, 미토콘드리아로 구성된 고성능 전극을 제작하고 전극의 표면분석 및 전기화학적 특성을 조사하였다. 단일벽 탄소나노튜브로 개질된 탄소종이(CPSWCNT)는 개질 전보다 전기 전도성이 크게 향상되었다. 젖산 산화효소, 카탈라아제, 그리고 미토콘드리아가 부착된 전극(CP-SWCNT-LOx-Cat-Mito)은 젖산 산화효소와 카탈라아제가 부착된 전극에 비하여 많은 전류를 생산하였다. 빌리루빈 산화효소(BOD)가 부착된 전극(CP-SWCNT-BOD)이 생산하는 환원전류량은 전해질의 산소 존재 유무에 따라 크게 영향을 받았다. CP-SWCNT-LOx-Cat-Mito (anode)와 CP-SWCNT-BOD (cathode)로 구성된 연료전지는 133 ㎂/cm2로 방전 시 0.2 V의 셀 전위를 유지하며 29 ㎼/cm2의 전력을 생산하였다. 본 연구결과는 미토콘드리아가 젖산 센서 및 연료전지 성능 향상에 필수적인 생체물질임을 시사한다.

고체산화물 연료전지용 연료.물 직접 분무식 촉매 개질기에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Catalytic Reformer with Direct Spraying of Fuel and Water for SOFC)

  • 이대근;동상근;양제복;김학주;정헌
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.260-265
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    • 2006
  • An experimental study on the catalytic reformer adopted in the auxiliary power unit system of solid oxide fuel cell was conducted. A 3-fluid nozzle, by which liquid fuel such as diesel, water and air are sprayed and uniformed mixed, was designed and used in this study. An electrically heated monolith inserted in the reformer was used for the vaporization of fuel and water in the transient state of reformer. The reformer uses the partial oxidizing reaction at the catalyst and the supply of water prevents the flame combustion in the spraying zone and lessens the deactivation of catalyst. The result showed that the reforming of liquid fuel can be started by the electrically heated monolith and the 3-fluid nozzle can give the uniform mixing of fuel, water and air. It was also found that the reformer fueled by n-hexadecane can make the reformate, at best, containing $H_2$ at 15.5% and CO at 11.5% that are used as fuel in the solid oxide fuel cell.

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혐기성 소화 가스로부터 황화합물의 제거 (Removal of Sulfur Compounds from Anaerobic Digestion Gas)

  • 최도영;장성철;안병성;최대기
    • 공업화학
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    • 제19권1호
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    • pp.31-36
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    • 2008
  • 혐기성소화가스(ADG)를 원료로 수소를 제조하여 연료전지에 활용할 경우 ADG에 포함된 황화합물이 개질기의 촉매와 연료전지의 전극에 독으로 작용하므로 금속이온이 담지된 활성탄을 이용하여 황화합물을 제거하였다. 수분과 산소농도에 따라 고정층 흡착량이 변화하였으며, 산소 0.2 vol%, RH 90% 이상일 때 가장 높은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에서는 KI 첨착한 활성탄에서 황화합물의 흡착특성을 고정층에서 동특성 실험을 통해 관찰하고 그 결과를 기준으로 흡착탑을 설계 제작 현장실험을 실시하였다.

가스터빈/연료전지 혼합형 고효율 발전시스템 개발 (Development of High Efficiency Gas Turbine/Fuel Cell Hybrid Power Generation System)

  • 김재환;박부민;양수석;이대성
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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    • pp.243-247
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    • 2005
  • This paper describes an on-going national R&D program for the development of a gas turbine/fuel cell hybrid power generation system and related R&D activities. The final goal of this program is to develop a 200kW-c1ass gas turbine/fuel cell hybrid power generation system and achieve high efficiency over $60\%$ (AC/LHV). In the first phase of the development, a sub-scaled 60kW-class hybrid system based on the 50kW-class microturbine and the 5kW SOFC will be developed for the purpose of concept proof of the hybrid system. Core components such as the microturbine and the SOFC system are being developed and parallel preparation for system integration is being carried out. Before the core components are assembled in the final system. operating characteristics of a hybrid system are investigated from a simulated system where a turbocharger (microturbine simulator) and a modified fuel cell burner test facility (fuel cell simulator) are employed. The 60kW demonstration unit will be built up and operated to provide the valuable information for the preparation of the final full scale 200kW hybrid system.

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5 kW급 고분자 전해질 연료전지 스택의 운전 특성 (Operation Characteristics of 5 kW Class Proton-Exchange-Membrane Fuel Cell(PEMFC) Stack)

  • 김재동;이정운;박달영
    • 한국가스학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.51-54
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    • 2007
  • 78개 셀의 전극유효 면적이 $295cm^{2}$인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 스택의 운전특성과 CO 피독에 대한 영향을 조사하였다. 전류밀도 $325mA/cm^{2}$에서 출력 5.4kW를 6시간 유지시키는 동안 셀들의 전압편차는 2.3%로 매우 안정함을 보였다. 개질과정의 부산물로 생성되는 CO는 PEHFC의 성능에 중요한 영향을 끼치는 스택의 주 오염물질중의 하나이다. 시간에 따른 연속적인 CO 피독 실험(5-20ppm)은 스택의 피독과 재생과정의 route를 알 수 있었다.

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셀 입구 예열방법에 따른 가압형 고체산화물 연료전지/가스터빈 하이브리드 시스템의 성능 비교 해석 (Comparative Performance Analysis of Pressurized Solid Oxide Fuel Cell / Gas Turbine Hybrid Systems Considering Different Cell Inlet Preheating Methods)

  • 양원준;김재환;김동섭
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제29권6호
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    • pp.722-729
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    • 2005
  • Design analysis of the solid oxide fuel cell and gas turbine combined power system is performed considering different methods for preheating cell inlet air. The purpose of air preheating is to keep the temperature difference between cell inlet and outlet within a practical design range thus to reduce thermal stress inside the cell. Three different methods considered are (1) adopting a burner in front of the cell, (2) adopting a preheater (heat transfer from the main combustor) in front of the cell and (3) using recirculation of the cathode exit gas. For each configuration, analyses are carried out for two values of allowable maximum cell temperature difference. Performance characteristics of all cases are compared and design limitations are discussed. Relaxation of the cell temperature difference (larger difference) is proved to ensure higher efficiency. Recirculation of the cathode exit gas exhibits better performance than other methods and this advantage becomes more prominent as the constraint of the cell temperature difference becomes more severe (smaller temperature difference).

하이브리드형 고분자전해질 연료전지 시스템의 부분부하 성능해석 (Analysis of Part Load Performance of a Hybrid PEMFC System)

  • 지승원;유병준;김동섭;손정락;이영덕;안국영
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제32권11호
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    • pp.849-855
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    • 2008
  • The paper addresses modeling and analysis of the part load performance of a hybrid fuel cell system integrating a polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) and a gas turbine(GT). The system is a pressurized one where the working pressure of the PEMFC is higher than the ambient pressure. In addition to the two major components, the system also includes auxiliary parts such as a steam reformer, a humidifier, and afterburner and so on. Based on design analysis, component off-design models are incorporated in the analysis program and part load operation is simulated. The mode for the part load operation of the PEMFC/GT hybrid system is a variable rotational speed operation. The operating characteristics and variations in the system efficiency and component performance parameters at part load are analyzed.

야전용 액체 연료개질 1 kW급 하이브리드 전원시스템 제어 연구 (Control Model of 1 kW Class Tactical Hybrid Power Generation System with Liquid Fuel Processor)

  • 지현진;하상현;김영철;조성백
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.732-739
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    • 2011
  • A fuel cell/secondary battery hybrid power generation system could extend well beyond the efficiency and interoperability of the conventional diesel generator. The suggested power source system consists of 2.3 kW class PEMFC, 100 Ah lithium polymer battery, and two DC/DC converters by serial connection type. It was known that interoperability of sub-systems is the key factor for stable and optimal control of the hybrid power generation system. The modeling and simulation methods have been proposed to reduce the number of configurations and performance tests for components selection and select the optimized control condition of the power generation system. The control model for power source system is implemented based on the empirical formulation and carried out in the Matlab/Simulink environment. The results show that the simulation can be used to establish the algorism of prototype and increase the durability of the power source system.

액상 연료 용 $kW_e$급 SOFC 시스템 사전 연구 및 개발 (Preliminary study and development of $kW_e$-class liquid fuel based SOFC system)

  • 윤상호;김선영;배중면;백승환
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.21-24
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    • 2008
  • We have developed a $kW_e$ class liquid fuel based solid oxide fuel cell (SOFC) system. Our final target is to develop the 1 $kW_e$ diesel based SOFC system for residential power generator(RPG). In this study, we present the conceptual design of SOFC system. System is composed of hot-box and cold-box. Planar typed SOFC stack, heat exchanger, combustor for stack tail gas, and fuel processor, such as fuel reformer and desulfurizer, are contained in the hot-box. And several balance of plants(BOP), such as fuel suppliers and controller, are contained in the cold-box. Before the SOFC system fabrication, we have already operated the selfsustaining fuel processor, and heat exchange of all heat-related components is simulated using ASPEN HYSYS, because heat maintenance and management in hot-box are important for stable operation of SOFC system. The self-sustained fuel processor was successfully operated for about 250 hours, and heat exchange is enough to operate the SOFC system.

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