• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.557-565
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• 2022

The effect of flow configuration in ammonia-fed solid oxide fuel cell are investigated by using a three-dimensional numerical model. Typical flow configurations including co-flow and counter-flow are considered. The ammonia is directly fed into the stack without any external reforming process, resulting in an internal decomposition of NH3 in the anode electrode of the stack. The result showed that temperature profile in the case of counter-flow is more uniform than the co-flow configuration. The counter-flow cell, the temperature is highest at the middle of the channel while in the case of co-flow, the temperature is continuously increased and reached maximum value at the outlet area. This leads to a higher averaged current density in counter-flow compared to that of co-flow, about 5%.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.40-47
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• 2024

Ammonia is drawing attention as carbon free fuel due to its ease of storage and transportation compared to hydrogen. This study suggests ammonia fueled solid oxide fuel cell (SOFC) system with electrochemical hydrogen compressor (EHC)-based recirculation. Performance of electrochemical hydrogen pump is based on the experimental data under varying hydrogen and nitrogen concentration. As a result, the suggested system shows 62.04% net electrical efficiency. The efficiency is 10.33% point higher compared to simple standalone SOFC system (51.71%), but 0.02% point lower compared to blower-based recirculation system (62.06%). Further improvement in the EHC-based SOFC recirculation system can be achieved with EHC performance improvement.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권12호
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• pp.963-969
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• 2008

The performance behavior of solid oxide fuel cell using $H_2$ and CO as fuels was investigated. The power densities and impedance results showed a little variation as the ratio of $H_2$ and CO changed. However, when the pure CO was used as a fuel, area specific resistance (ASR), especially low frequency region, was increased. This might be due to carbon deposition on anode. The maximum power density was 60% lower using CO than using $H_2$. Carbon deposition reduced after constant current was applied. The SOFC performance was recovered from the carbon deposition after applying constant current during 100h.

• 고무기술
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• 제21권2호
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• pp.53-58
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• 2020

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.71-77
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• 2011

본 논문은 고체의 동적 탄소성해석을 수행하기 위해 인장불안정이 제거된 SPH기법을 사용하였다. 인장불안정은 SPH 입자들이 인장력에 의해 서로 떨어져나가는 해석적 오류현상이며, 재료적 특성에 따라 해석결과에 큰 영향을 미치게 된다. 이와 같은 인장불안정을 제어하기 위한 방법으로 본 연구에서는 가상응력의 개념을 적용하였다. 본 연구에서 제시한 SPH에 의해 해석예제를 수행하여 해석법의 효율성을 검증하였으며, 해석예제로 원형 링의 충돌문제와, 절단, 균열과 같은 재료적 파괴문제를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.45-49
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• 2006

탄소/페놀릭 복합재료가 높은 온도에서 열분해 되는 현상을 연구하기 위하여 열중량분석기(TGA)가 이용되었다. 높은 온도와 다양한 하중조건에서 운용되는 고체 추진기관의 열방호 시스템으로 적합한 재료를 분석하고 개발하는데 연구목적이 있다. 실제 연소조건과 유사한 온도 상승속도를 고려하기 위하여 열분해 특성상수 값은 1000 K/min인 경우로 예측된 값을 FEM 해석코드 자료로 활용하였다. 온도 분포는 실험 결과 값과 같은 거동을 보였으며 열분해 깊이는 ${\pm}1mm$ 이내에서 해석 결과와 잘 일치 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.659-664
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• 2000

연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지를 개방하기 위해 연료극 지지체와 전해질이 코팅된 연료극 원통관의 제조 및 그것의 특성에 대해 연구하였다- 연료극 지지체는 20-50vol.%의 탄소함량에 따라 만들어졌으며, 탄소량이 증가함에 따라 연 료극 지지체의 기공율도 점차 증가하였으며, 적절한 기공율을 가지기 위한 최적 탄소량은 30vol.%임을 확인하였다. 연료극 지지체 관은 압출법으로 제작하였으며, 전해질은 슬러리 코팅법으로 원통판의 바깥쪽에 코팅하였고, $1400^{\circ}C$에서 공소결을 성공적으로 실시하였다. 소결후 물리척특성과 미세구조를 조사하였으며, 연료극 지지체관의 기공율은 35%이었고 연료전지의 요구조건을 만족하였다. 기체투과율 시험을 통하여, 연료극 지지체관 자체는 충분히 다공성을 나타내었으나, 전해질층을 코팅한 경우에는 매우 낮은 기체부과율을 나타냄을 확인하였다. 이것은 코팅된 전해질층이 매우 치밀하다는 것을 의미하며, 본 연구를 통해서 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지가 제조될 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.677-685
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• 2014

직접 탄소 연료전지(DCFC)는 석탄을 비롯한 탄소계 연료의 화학에너지를 직접 전기로 변환시킨다. 특히, 약 10 년 전에 고체산화물 전해질을 사용하고 연료극 매개체로 용융탄산염을 사용하는 고성능 직접탄소 연료전지 시스템이 제안되었다. 이 시스템의 경우, 운전 온도가 증가할수록 고체산화물 전해질의 이온 전도도가 향상되고 전기화학 반응이 활성화되어 성능이 향상되나, 연료극 매개체의 화학적인 안정성 문제발생이 우려된다. 본 연구에서는 탄소-탄산염 혼합 매개체의 고온 안정성을 이해하기 위한 일련의 실험을 수행하였다. 질소 또는 이산화탄소 분위기에서 카본블랙과 혼합된 $Li_2CO_3$와 $K_2CO_3$의 TGA 분석을 수행하였으며, 가열 과정에서 시료로부터 생성되는 가스 성분을 분석하였다. 이러한 결과를 해석하기 위하여, 탄산염의 열분해와 탄산염 등에 의하여 가속화되는 탄소 가스화 반응을 고려한 화학반응 모델을 제시하였으며, 실험 결과로부터 구한 매개체의 중량 손실과 가스 생성을 정성적으로 설명하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권5호
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• pp.1200-1207
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• 2020

본 연구에서는 다공성 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료와 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 고체 전해질을 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 금속유기골격체의 함량에 따른 전기화학적 거동을 관찰하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)으로 분석하였으며, 그 결과로, 다공성 활성탄소 대비 금속유기골격체를 0.5 wt% 첨가 하였을 때 가장 높은 전기용량값을 확인 할 수 있었으며, 0.5 wt% 이상의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며, 이러한 결과를 바탕으로 제조된 다공성 활성탄소/금속유기골격체 복합재료 기반의 슈퍼커패시터는 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.723-732
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• 2022

Cracking ammonia inside solid oxide fuel cell (SOFC) stack is a compact and simple way. To prevent sharp temperature fluctuation and increase cell efficiency, the decomposition reaction should be spread on whole cell area. This leading to a question that, how does anode thickness affect the conversion rate of ammonia and the cell voltage? Since the 0D model of SOFC is useful for system level simulation, how accurate is it to use equilibrium solver for internal ammonia cracking reaction? The 1D model of ammonia fed SOFC was used to simulate the diffusion and reaction of ammonia inside the anode electrode, then the partial pressure of hydrogen and steam at triple phase boundary was used for cell voltage calculation. The result shows that, the ammonia conversion rate increases and reaches saturated value as anode thickness increase, and the saturated thickness is bigger for lower operating temperature. The similar cell voltage between 1D and 0D models can be reached with NH₃ conversion rate above 90%. The 0D model and 1D model of SOFC showed similar conversion rate at temperature over 750℃.