• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.23-33
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• 1999

용융탄산염 연료전지의 대형화에 관한 기본 기술을 확립하기 위하여 전극의 유효면적이 625 $\textrm{cm}^2$인 단위전지를 20단 적층한 내부 분배형 용융탄산염 연료전지 스택을 제작하고 그 성능을 살펴보았다. 연료로 72% H2/18% CO2/10% H2O를 , 산화제로는 70% air/30% CO2의 혼합 기체를 사용하여 운전한 결과 전류밀도가 150 mA/$\textrm{cm}^2$이고 연료 및 산화제의 이용율이 0.4일 때, 스택 전압이 16.62 V로 1.56 kW의 높은 초기출력을 나타내었다. 스택 내 분리판에서의 온도 분포는 가스 흐름 방향으로 온도가 증가하였으며 스택출력이 높아질수록 가스 배출 부분의 온도가 상승하였다. 스택 내 각 단위전지간의 성능 분포는 균일하지 않았으며, 가스이용율에 따라 그 편차가 증가하였다. 연속 운전 300시간 후부터 스택의 성능이 감소하였으며, 그 원인을 분석한 겨로가 탄소 석출과 부식 생성물에 의한 전기 단락 때문으로 밝혀졌다. 본 연구를 통하여 anode 출구에서의 가스 조성을 분석함으로써 전기 단락에 의한 전압 손실량을 계산하는 기법을 확립하였다. 또한 본 연구에서 얻은 결과를 통하여 향후 스택의 대형화와 장수명화에 대한 대책을 제시하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.5 no.2
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• pp.62-67
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• 2002

The corrosion of the metallic cell components is blown to be one of the major reason f3r the performance degradation and subsequently the life-time limitation of the MCFC. To elucidate the corrosion phenomena, a corrosion study with the AISI-type 316L stainless steel, the most widely used separator material, in 621Li/38K carbonate eutectic melt was carried out. Corrosion phenomena in an MCFC were observed to differ from one location to another due to different environmental condition. The stability of passive film was found to be responsible fur the variations in corrosion phenomena. According to the potentiodynamic analysis, the passive film formed in anode-gas environment was less stable than in cathode-gas environment. The potentiostatic method combined with XRD analysis in addition to the cyclicvoltammetry was conducted to get an insight on variety corrosion reaction of AISI-type 316L stainless steel in a carbonate melt.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.05a
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• pp.219-223
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• 1999

1993년부터 시작한 선도기술개발 사업의 1단계 사업은 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell ; MCFC) 기초 기술기반을 확립하기 위하여 단위전지 요소기술 제작, 소규모 스택의 운전 및 운용 등을 중심으로 연구개발이 진행되어 1996년에는 2 kW급 MCFC 시스템을 개발 3,250 시간 장기 운전평가를 실시 하므로써 소기의 목적을 달성하였다.(중략)

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.85-94
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• 1999

전력연구원에서 수행 중인 7 kW 용융탄산염형 연료전지 시스템의 운전 조건과 일치하는 모델을 in-Line FORTRAN 블록을 이용하여 상용 소프트웨어인 ASPEN PLUS로 전산 모사한 결과와 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석한 실험적인 값을 비교 분석한 결과 실험치와 거의 일치함을 보였다. 향후 대형 시스템에서 사용하게될 가스 recycle을 위해서 연료극, 공기극의 가스를 recycle할 때와 연료극 가스를 catalytic burner를 이용하여 recycle하였을 때 연료의 전체적인 시스템의 효율 변화를 살펴보았다. 이러한 결과는 용융탄산염 연료전지 대형 시스템의 설계에 중요한 자료가 될 것이다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.11a
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• pp.254-256
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• 2010

본 논문에서는 대용량 연료전지 시스템용 용융탄산염 연료전지 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)의 동특성 해석을 한다. MCFC 시스템 정상 운전 시 출력변화에 따른 전력변화율, 장시간 운전 시 출력의 변화, 운전 중단 시 예열 온도 측면에 관한 해석을 수행하고, 해석한 결과는 MATLAB Simulink를 통해 타당성을 검증한다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.13 no.3
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• pp.203-210
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• 2010

NiO is commonly used as the cathode for the molten carbonate fuel cell due to its stability and high electrical conductivity in molten carbonates and oxygen atmosphere. However, long-term operation of MCFC has a serious problem which is the degradation of cathode material, the so-called Ni dissolution. In the present study, we have attempted to synthesize a new alternative cathode material as Co/Nb-coated NiO cathode. The results obtained in this study suggest that the Co/Nb-coated NiO cathode can be utilized as having lower dissolution and higher cell performance than those of the pure NiO cathode.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.06d
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• pp.146-151
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• 2001

Several design parameters for a 100 kW molten carbonate fuel cell stack was described. Approximately 170 cells are required to generate 100 kW at a current density of $125\;mA/cm^{2}$ with $6000\;cm^{2}$ cells. An overall heat balance was calculated to predict exit temperature. In order to limit the stack temperature in the range of $600-700^{\circ}C$, current load cannot exceed $75\;mA/cm^{2}$ at atmospheric operation. The 100 kW power is expected only under pressurization. Recycle of cathode gas by more than 50% is recommended to run the stack at $125\;mA/cm^{2}$ and 3 atm. Manifolds should be designed based on gas flow rates for the suggested operating condition.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.06a
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• pp.77-80
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• 2004

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.82.2-82.2
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• 2011

A channel design which is closely related with the mass transport overpotential is one of the most important procedures to optimize the whole fuel cell performance. In this study, three dimensional results of a numerical study for gas distribution in channels of a molten carbonate fuel cell (MCFC) unit cell for a 1kW class stack was presented. The relationship between the fuel and air distribution in the anode and cathode channels of the unit cell and the electric performance was observed. A charge balance model in the electrodes and the electrolyte coupled with a heat transfer model and a fluid flow model in the porous electrodes and the channels was solved for the mass, momentum, energy, species and charge conservation. The electronic and ionic charge balance in the anode and cathode current feeders, the electrolyte and GDEs were solved for using Ohm's law, while Butler-Volmer charge transfer kinetics described the charge transfer current density. The material transport was described by the diffusion and convection equations and Navier-Stokes equations govern the flow in the open channel. It was assumed that heat is produced by the electrochemical reactions and joule heating due to the electrical currents.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2001.05a
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• pp.215-219
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• 2001