• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권2호
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• pp.151-155
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• 2018

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 고분자막 열화정도는 주로 수소투과전류밀도로 평가한다. 수소투과전류밀도는 선형주사전압전류측정법(Linear Sweep Voltammetry, LSV)으로 측정하는데 DOE프로토콜과 NEDO프로토콜이 분석방법에 차이가 있다. 본 연구에서는 PEMFC 구동 및 가속 열화 시험 과정에서 두 프로토콜을 적용해 수소투과 전류밀도를 비교하였다. DOE 방법에 의한 LSV 방법에서는 주사속도(scan rate) 변화가 수소투과 전류밀도에 영향을 주지만 NEDO 방법에서는 주사속도가 수소투과전류밀도에 영향을 주지 않았다. 고분자막 가습/건조 15,000사이클 평가과정에서 DOE 방법은 막의 열화를 민감하게 측정하였으나 NEDO방법은 DOE방법에 비해 막의 열화가 덜 민감하게 나타났다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권4호
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• pp.9-18
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• 2011

This study assessed the performance of a compact heat exchanger with staggered tube banks for recuperation of high temperature exhaust thermal energy for SOFC fuel cell system. The compact heat exchanger in this study is two pass system which consists of $315{\times}202.5{\times}48.5mm^3$ and 132 tubes of $6.0mm{\Phi}$ for each heat exchanger. From experiments of the 2 pass heat exchanger system, air temperature was increased from $60{\sim}85^{\circ}C$ to $402{\sim}482^{\circ}C$ while gas temperature was decreased from $600^{\circ}C$ to $305{\sim}402^{\circ}C$ according to mass flow rates of 3.9~7.8 g/s. The experimental heat transfer rates of the heat exchanger were compared with CFD numerical solutions with the conventional ${\xi}-NTU$ method. From the comparisons, the following conclusions were obtained. For the heat exchanger system, the relative errors of heat transfer rate by CFD solution were from 7.1 to 27%, and those by ${\xi}-NTU$ method were from 0.6% to 21% compared with experimental data. From the comparisons, it can be said that both of CFD and ${\xi}-NTU$ method almost simulated to experimental data except specific conditions. Pressure drops through air tubes and gas passages were calculated with both of the CFD computation and head loss equations. The differences between them were from 14 to 22%.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.507-511
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• 2019

고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 고분자막 내구성을 평가하는데 수소투과도가 많이 사용되고 있다. 수소투과도를 쉽게 측정하는 방법으로 선형 주사 전압 측정법(Linear Sweep Voltammetry, LSV)이 주로 사용된다. 연구자마다 LSV 측정 방법에 차이가 있어 연구 결과를 비교하기가 어려울 때가 많다. 그래서 본 연구에서는 측정하기 어렵지만 정확한 값이라고 할 수 있는 기체 크로마토그래프에 의한 수소투과도와 DOE와 NEDO의 LSV 방법을 비교하여 정확성을 확인하고자 하였다. 온도와 상대습도를 변화시키며 수소투과도를 측정해 비교했을 때, DOE LSV 방법이 GC 방법과 비교해 오차 범위 5%이하의 정확성을 보였다. NEDO LSV 방법은 DOE방법과 같이 0.3V의 전류 값으로 수소투과전류밀도를 결정했을 때 오차는 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.20-24
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• 2022

고분자전해질연료전지 (PEMFC) 장기사용과정에서스택요소의부식및공급가스의오염에의해막전극합체 (MEA)의 화학적 열화가 발생한다. 본 연구에서는 화학적으로 열화된 MEA를 산 세척해서 성능을 회복시킬 수 있는지 연구하였다. 철 이온을 오염시키고 황산 수용액으로 세척하여 PEMFC 셀에서 성능을 측정해 비교했다. 0.5 ppm의 철 이온 오염에 의해 약 25%의 성능 감소가 있었고 0.15 M 황산 세척에 의해 97.1% 성능회복이 가능했다. 고분자 막의 철 이온 오염에 의해 막 저항이 증가했고, 저농도 황산 수용액 세척에 의해 전극 촉매의 손실을 최소화하면서 막에서 철 이온을 세척함으로써 이온전도도가 회복되었다. PEMFC MEA의 화학적 오염에 의한 내구성 감소를 산 세척에 의해 해결할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.166-167
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• 2010

최근 전기/전자 제품 개발에서 대용량, 소형화가 이루어지면서 제품 설계에 열유동 및 구조적 문제가 중요한 요소로 등장하였다. 열유동은 발열체와 공기의 흐름에 관련이 있기 때문에 시스템의 구조를 어떻게 설계 하느냐가 방열의 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Ansys사(社)의 소프트웨어를 이용하여 연료전지용 PCS에 대한 열유동, 구조 및 강도 해석을 수행하였다. 3D설계는 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어인 Pro Engineer를 이용하였다. 설계된 3D 도면을 Ansys Multiphysics로 불러들여 구조 및 강도해석을 하였고 CFD(Computational Fluid Dynamics) 소프트웨어인 Icepak으로 열유동해석을 수행하였다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2003년도 연료전지심포지움 2003논문집
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• pp.83-88
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• 2003

PtRu alloy and $PtRu-WO_3$ nanocomposite thin-film electrodes for methanol electrooxidation were fabricated by means of a sputtering method. The structural and electrochemical properties of well-defined PtRu alloy thin-film electrodes were characterized using X-ray diffraction, Rutherford backscattering spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical measurements. The alloy thin-film electrodes were classified as follows: Pt-based and Ru-based alloy structure. Based on structural and electrochemical understanding of the PtRu alloy thin-film electrodes, the well-controlled physical and (electro)chemical properties of $PtRu-WO_3$, showed superior specific current to that of a nanosized PtRu alloy catalyst, The homogeneous dispersion of alloy catalyst and well-formed nanophase structure would lead to an excellent catalytic electrode reaction for high-performance fuel cells. In addition, the enhanced catalytic activity in nanocomposite electrode was found to be closely related to proton transfer in tungsten oxide using in-situ electrochemical transmittance measurement.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.230-239
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• 2024

Efforts are being made to replace ship diesel engines with electric propulsion motors in response to emission regulations. In particular, in the case of short-range small ships, research is being conducted to replace polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) with power sources. However, PEMFC has problems such as slow dynamic response characteristics and reduced durability at high temperatures. To solve this problem, a high-precision ship model was developed with power distribution and thermal management strategies applied, and through this, the required power, heat, and power characteristics of the propulsion system according to the ship's speed profile were analyzed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.26-31
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• 2023

고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC) 고분자막의 내구성 향상을 위해서 빠른 시간에 내구성을 평가할 수 있는 가속 내구 평가법들이 연구 개발되었다. 그러나 트럭, 버스 등 대형 상용차용 연료전지 수명은 승용차보다 3배 이상 요구되어 화학적 가속 내구 평가(Accelerated stress test, AST) 시간도 길어져서 1,500 시간 이상이 되었다. 그래서 본 연구에서는 단 시간내에 고분자막의 화학적 내구성을 평가하기 위한 방법으로 막 초기 특성으로 내구성을 예측할 수 있을지 검토하였다. 초기 특성으로 수소투과전류밀도(Hydrogen crossover current density, HCCD)와 단락 저항(Short resistance, SR)을 그리고 3시간의 셀 밖 실험으로 가능한 Fenton 실험을 통해 AST 시간을 예측하였다. HCCD와 불소 이온 유출 농도가 증가하면 AST 시간이 선형적으로 짧아지는 경향을 보였으나 편차가 있었다(R² ≒0.65). SR이 감소하면 AST 시간이 선형적으로 증가하는 상관관계를 보였으며 정확도가 높아(R² =0.93) 고분 자막 초기 SR로 AST 시간을 예측할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.720-726
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• 2014

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 차량은 미래 청정수송기관으로 각광받고 있지만 수소스테이션의 인프라부족으로 현재는 수소를 공급해주는 연료개질기를 함께 장착하여 구동하여야 한다. 탄화수소연료로부터 수소를 생산하는 연료개질기를 대상으로 다양한 연구가 진행되어왔는데 기존연구에서는 열적중립 조건의 ATR(Auto-Thermal Reformer) 반응기에 대해 집중적으로 분석하거나 공정최적화부문에서 최대수소생산을 목표로 주로 열효율을 목적함수로 설정하여 평가해 왔다. 본 연구에서는 100 kW PEMFC용 연료개질기를 대상으로 간단한 소형시스템을 얻기 위해 외부 유틸리티가 필요없는 단열열교환망으로 구성된 조건에서 기존 열효율이 아닌 수소효율을 새로이 정의하여 가솔린, LPG, 디젤 각 연료에 대해 최적운전조건을 도출하였다. 가솔린의 경우 기존 비교문헌보다 9.43% 연료절감효과를 얻음으로써 제안한 목적함수의 타당성을 입증하였고, 추가적으로 수소효율 및 열교환량, 열교환면적에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 마지막으로 제안한 시스템을 한국시장에 적용할 경우 LPG 연료를 사용하는 연료개질기가 가장 경제적임을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제32권spc3호
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• pp.289-294
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• 2012

In recent years, understanding the dynamics of DC distribution system has become critically important due mainly to the increasing needs for the interconnection of DC distributed generators and the (DC-based) electric vehicle (EV) charging systems. In this paper, the characteristics of the DC grid system connected to the compact proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) has been studied. In particular, the voltage and current transient phenomena were measured by varying the load of the DC grid system. Also, the voltage and current ripple were measured at the different load conditions. Our experimental results clearly manifested that the study contributes to the establishment of fundamental method to characterize the small DC grid system including distributed generation.