• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.7
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• pp.627-633
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• 2011

Performance of a hydrogen generator for a fuel cell unmanned aircraft was evaluated as the change of temperature environment. Sodium borohydride ($NaBH_4$) was used as a hydrogen source due to its high hydrogen content and good storability. The hydrogen gas was generated by the hydrolysis reaction using a catalytic reactor. Reaction chambers were set up with the range of temperatures from -20 to $60^{\circ}C$. The hydrogen generation rate and temperatures changes of reactor and separator were measured at the $NaBH_4$ concentrations of 20 and 25wt.%. As a result, the hydrogen generation rate was decreased as the repeated reaction cycles. It showed that the hydrogen generation rate was stable at low temperature, while at high temperature the hydrogen generation rate was rapidly decreased. The performance degradation was mainly caused by the catalyst loss and $NaBO_2$ deposition on the catalyst surface.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.3
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• pp.14-27
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• 2021

수소 에너지는 환경 문제를 최소화하고 고갈되는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소연료전지는 이러한 수소를 에너지원으로 사용하고 수소를 전기에너지로 전환하여 그 부산물로 물을 만드는 대표적인 친환경 전기화학 장치이다. 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로 막전극집합체의 전극층은 촉매가 포함된 고분자 전해질막 연료전지의 주요 요소 중의 하나이다. 소재개발 측면에서 고분자 전해질막 연료전지 전극층 핵심 소재의 물성 발현 원리 등을 이해하고 최적화된 소재 설계를 위해서는 원자레벨에서의 소재 설계 접근법이 필요하다. 따라서 실험적인 연구가 어려운 부분과 원자단위에서의 물질 현상에 대한 이해 그리고 연구 개발의 효율성 증진을 위해 전산재료과학(computational materials science) 기술이 광범위하게 활용될 수 있다. 본 기고문에서는 고분자 전해질막 연료전지에서의 전극층 소재에 대한 분자동역학 기반의 전산모사 활용과 연구동향에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.59-62
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• 2007

연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로 운전 중 수소 누출과 폭발의 위험성을 항상 수반하고 있다. 따라서 안전성의 확보를 위해 연료전지 시스템 내부에서 수소 누출 시 유e동 특성으로 인한 특정 부근 농도 정체와 환기의 영향을 파악하는 것이 필요하다. 실험 장치와 전산유체역학 프로그램을 사용하여 챔버 내 수소의 유통 특성과 환기구에 따른 환기의 영향을 확인하였다. 수소의 누출 속도와 양에 따라 유동장의 형태는 크게 변하였으며 환기구의 위치와 크기는 특정 부근의 농도정체와 챔버 내 전체적인 수소 농도에 영향을 미침으로서 안정성을 확보하는 중요한 인자임을 알 수 있었다. 예측 결과를 실제 실험 모델과 비교하여 그 타당성을 검토하였으며 차후 가정용 연료전지 모듈의 환기구 설계에 적용할 수 있다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.15.2-15.2
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• 2005

• Journal of the KSME
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• v.53 no.4
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• pp.38-43
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• 2013

이 글에서는 수소 연료전지차, 우주개발용 로켓추진체의 연료공급기술로 활용이 예상되는 수소액화 기술 및 영하 253도의 극저온 액체수소의 저장기술에 대해 살펴보고 액화사이클 및 극저온 액화수소 저장용기로의 열침입을 차단하기 위한 다양한 단열기술에 대해 기술한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.43 no.3
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• pp.331-343
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• 2005

Development of hydrogen station system is an important technology to commercialize fuel cells and fuel cell powered vehicles. Generally, hydrogen station consists of hydrogen production process including desulfurizer, reformer, water gas shift (WGS) reactor and pressure swing adsorption (PSA) apparatus, and post-treatment process including compressor, storage and distributer. In this review, we investigate the R&D trends and prospects of hydrogen station in domestic and foreign countries for opening the hydrogen economy society. Indeed, the reforming of fossil fuels for hydrogen production will be essential technology until the ultimate process that may be water hydrolysis using renewable energy source such as solar energy, wind force etc, will be commercialized in the future. Hence, we also review the research trends on unit technologies such as the desulfurization, reforming reaction of fossil fuels, water gas shift reaction and hydrogen separation for hydrogen station applications.

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.3
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• pp.132-145
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• 2014

There is a general agreement that performance of hydrogen fuel cell vehicle(FCV) with respect to cold start, packaging, acceleration, refueling time and range has progressed to the point where vehicles that could be brought to market in 2015_2020 will satisfy customer expectations. However cost, durability and the lack of refueling infrastructure remain significant barriers. Cost have been dramatically reduced and durability has been enhanced over the past decade, yet are still about twice what appears to be needed sustainable market success. Advanced Technologies for the commercialization of hydrogen FCV were reviewed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.2-224.2
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• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• 월간 기계설비
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• s.225
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• pp.67-78
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• 2009

전 세계적으로 수소연료전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 이미 미국, 일본, 캐나다 등 선진국에서는 수송용, 가정 상업용, 휴대용 등 다양한 용도의 연료전지 기술개발 및 보급에 나서고 있다. 우리나라는 아직 연구개발 및 실증단계에 머물러 있다. 정부는 2012년까지 연료전지 자동차 3,200대, 가정용 1만기, 상업용 2,000기, 분산전원용 300기를 보급하다는 목표로 연료전지 보급을 추진하고 있다. 연료전지 전문가들은 이러한 보급을 통해 급속한 가격인하가 예상돼 경쟁력 있는 기술과 상품으로 거듭날 것으로 전망하고 있다. 특히 동양건설산업이 세계 최초로 경기도 남양주에 연료전지 공동주택을 2010년 준공할 예정이어서 건설업계의 연료전지 주택 보급 활성화의 계기가 될 것으로 예상된다. 연료전지 자동차의 경우 수소충전소가 필요하다. 이러한 점에서 중장기적으로 수소충전소 설비 건설 분야가 설비건설업계의 새로운 시장이 될 가능성을 기대해볼 수 있다. 이번 호에서는 연료전지 기술 및 동향, 시공사례를 살펴본다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.6
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• pp.687-693
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• 2019

As the hydrogen fuel cell market is expanded starting from hydrogen electric vehicle and power generation field, the demand for fuel cells and hydrogen increases recently. Therefore, research works on fuel cell durability and fuel efficiency are required in order to activate the fuel cell market and commercialization. A dead-ended anode system was used in this study to optimize the fuel cell performance and fuel efficiency. The effect of purge condition according to the applied current and hydrogen supply pressure on the fuel cell performance were evaluated. In addition, the influence of water back diffusion on the different electrolyte membrane thickness was analyzed. The accumulated water was purged with a solenoid valve in the case of 3% voltage decrease in the dead-ended anode system. The experiment was performed with the hydrogen supply pressure of 0.1~0.5 bar and purge duration of 0.1~1 second. A maximum fuel efficiency of 98.9% was achieved under the purge duration of 0.1 s and hydrogen supply pressure of 0.1 bar with a NR 211 (25.4 um) membrane. However, the fuel cell performance decreased in a long-term operation due to some frequent flooding. The fuel efficiency and purge interval increased due to decreased back diffusion rates of the water and nitrogen with a NR 212 (50.8 um) membrane.