Park, Jae-Keun;Yang, Su-Yong;Lee, Tae-Hee;Oh, Je-Myung;Yoo, Young-Sung;Park, Jin-Woo
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.43
no.12
s.295
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pp.823-828
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2006
One of the main issues of Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) is to reduce the operating temperature to $750^{\circ}C$ or less. It has advantages of improving the life of component parts and the long-term stability of a system, so the production cost could be decreased. In order to achieve that, the ohmic and polarization loss of a single cell should be minimized first. This paper presents.to fabricate anode-supported single cells with controlling microstructure as a function of particle size and volume of graphite and NiO-YSZ weight ratio. By means of optimizing the manufactural condition through microstructure analysis and performance evaluation, the single cell which had NiO-YSZ=6:4, graphite volume of 24% and graphite size of $75{\mu}m$ as the anode composition showed a distinguished power density of $510mW/cm^2$ at $650^{\circ}C$ and $810mW/cm^2$ at $700^{\circ}C$, respectively.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.34
no.10
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pp.885-891
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2010
Thermal management is important for enhancing the performance and durability of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) and is taken into account in the design of PEMFCs. In general, cooling pates with circulating liquid coolant (water) are inserted between several unit cells to exhaust the reaction heat from PEMFCs. In this study, computational fluid dynamics (CFD) simulations were performed to characterize the uniform cooling performance of parallel multipass serpentine flow fields (MPSFFs) that were used as coolant flow channels in PEMFCs. The cooling performances of conventional serpentine and parallel flow fields were also evaluated for the purpose of comparison. The CFD results showed that the use of parallel MPSFFs can help reduce the temperature nonuniformity, and thus, can favorably enhance the performance and durability of PEMFCs.
Park, Joonam;Byun, Seoungwoo;Appiah, Williams Agyei;Han, Sekyung;Choi, Jin Hyeok;Ryou, Myung-Hyun;Lee, Yong Min
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.1
no.1
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pp.33-38
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2015
Energy storage systems (ESSs) have been utilized widely in the world to optimize the power operation system and to improve the power quality. As lithium secondary batteries are the main power supplier for ESSs, it is very important to predict its cycle and power degradation behavior. In particular, the power, one of the hardest electrochemical properties to measure, needs lots of resources such as time and facilities. Due to these difficulties, computer modelling of lithium secondary batteries is applied to predict the DC-IR and power value during charging and discharging as a function of state of charge (SOC) by using pulse-based measurement methods. Moreover, based on the hybrid pulse power characteristics (HPPC) and J-Pulse (JEVS D 713, Japan Electric Vehicle Association Standards) methods, their electrochemical properties are also compared and discussed.
Effect of interconnect structure on the cell performance in anode-supported tubular solid oxide fuel cell (SOFC) has been investigated in this study, employing the Fluent CFD solver. For the robust and reliable theoretical analysis corroborating experimental results, it is of great importance to elucidate the role of interconnect which is electrically connected with electrodes on the cell characteristics. From the fact that the thin interconnect provides the enhanced cell performance, it is revealed that the interconnect thickness is a key parameter that is able to effectively control the ohmic resistance. Under the constant thickness condition, the cell performance does not considerably change with the variation of interconnect width. This is because the current passage along with circumferential direction is not effectively altered by the change of interconnect width in tubular SOFC system.
For the development of low temperature anode-supported planar solid oxide fuel cell, the planar anode supports with the thickness of 0.8 to 1 mm and the area of 25, 100 and $150\;cm^2$ were fabricated by the tape casting method. The strength, porosity, gas permeability and electrical conductivity of the planar anode support were measured. The porosity of anode supports sintered at $1400^{\circ}C$ and then reduced in$H_2$ atmosphere was increased from $45.8\%\;to\;53.9\%$. The electrical conductivity of the anode support was $900 S/cm\;at\; 850^{\circ}C$ and its gas permeability was 6l/min at 1 atm in air atmosphere. The electrolyte layer and cathode layer were fabricated by slurry dip coating method and then had examined the thickness of $10{\mu}m$ and the gas permeability of 2.5 ml/min at 3 atm in air atmosphere. As preliminary experiment, cathode multi-layered structure consists of LSM-YSZ/LSM/LSCF. At single cell test using the electrolyte layer with thickness of 20 to $30{\mu}m$, we achieved $300\;mA/cm^2$ and 0.6V at $750^{\circ}C$
n this study, the evaluation of performance of AORFB using anthraquinone derivative and TEMPO derivative as active materials in neutral supporting electrolyte with various membrane types was performed. Both anthraquinone derivative and TEMPO derivative showed high electron transfer rate (the difference between anodic and cathodic peak potential was 0.068 V) and the cell voltage is 1.17 V. The single cell test of the AORFB using 0.1 M active materials in 1 M KCl solution with using Nafion 212 membrane, which is commercial cation exchange membrane was performed, and the charge efficiency (CE) was 97% and voltage efficiency (VE) was 59%. In addition, the discharge capacity was $0.93Ah{\cdot}L^{-1}$ which is 35% of theoretical capacity ($2.68Ah{\cdot}L^{-1}$) at $4^{th}$ cycle and the capacity loss rate was $0.018Ah{\cdot}L^{-1}/cycle$ during 10 cycles. The single cell tests were performed with using Nafion 117 membrane and SELEMION CSO membrane. However, the results were more not good because of increased resistance because of thicker thickness of membrane and increased cross-over of active materials, respectively.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.7
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pp.291-298
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2019
We describe the improvement of insulation performance and the prevention of electrolyte leakage in a single cell in order to prevent the fuming phenomenon caused by leakage of electrolyte in a lithium secondary battery in a submerged weapon (torpedo) operated in Korea. A torpedo using lithium secondary battery as a main power source (propulsion battery) can induce the heat and fuming phenomenon, which makes it inconvenient for naval equipment operation in Korea. In the simulation test, the electrolyte of some battery cells leaked in the battery pack unit, leading to a short circuit between the main power circuit and the terminal tab of the high voltage part. We analyzed the characteristics and mechanism of the lithium secondary battery during this heat generation and fuming phenomenon. In order to prevent leakage of the electrolyte in the lithium secondary battery, the design was improved via fundamental (terminal tap enhancement) and complementary (insulation block selection and installation) measures. Comparison of the performance test before and after the improvement showed that the tensile strength of the tap terminal was improved about 2 times and the withstand voltage characteristic was improved. The application of quality improvement measures resulted in no fuming even after more than 3 years of field operation. This result is expected to improve the operation and storage stability of the torpedo propulsion cell.
Anode-supported solid oxide fuel cell (SOFC) was investigated to increase the cell power density at intermediate temperature through control of the cathode structure. The anode-supported SOFC cell were fabricated by wet process, in which the electrolyte of $8mol\%\;Y_2O_3-stabilized\;ZrO_2 (YSZ)$ was coated on the surface of anode support of Ni/YSA and then the cathode was coated. The cathode has two- or three- layered structure composed of $(La_{0.85}Sr_{0.15})_{0.9}MnO_{3-x}(LSM),\;LSM/YS$ composite (LY), and $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_3{LSCF)$ with different thickness. Their single cells with different cathode structures were characterized by measuring the cell performance and ac impedance in the temperature range of 600 to $800^{\circ}C$ in humidified hydrogen with $3\%$ water and air. The cell with $LY\;9{\mu}m/LSM\;9{\mu}m/LSCF\;17{\mu}m$ showed best performance of $590mW/cm^2$, which was attributed to low polarization resistance due to LY and to low interfacial resistance due to LSCF.
In this study, methylene blue which is one of dye materials was introduced as active material for aqueous redox flow battery. The redox potential of methylene blue was shifted to negative direction as pH increased. The full-cell performance was evaluated by using methylene blue as the negative active material and vanadium as the positive active material with acid supporting electrolytes. The cell voltage of methylene $blue/V^{4+}$ is very low (0.45 V). In addition, the maximum solubility of methylene blue in water is only 0.12 M. Therefore, the cell test was performed with very low concentration (0.0015 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) at first time. Cut-off voltage range was 0 to 0.8 V and $1mA{\cdot}cm^{-2}$ current density was adopted during cycling. As a result, current efficiency (CE) was 99.67%, voltage efficiency (VE), 88.83% and energy efficiency (EE) was 85.87% and discharge capacity was ($0.0500Ah{\cdot}L^{-1}$) at 4 cycle. In addition, the cell test was performed with increased concentration (0.1 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) with $10mA{\cdot}cm^{-2}$ current density, leading to higher discharge capacity ($3.8122Ah{\cdot}L^{-1}$) with similar efficiency (CE=99%, VE=85%, EE=85% at 4 cycle).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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