Single cell of PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell) is composed of bipolar plates, gasket, GDL and the MEA. Bipolar plate's function is the collecting electricity, helping oxygen/hydrogen gas diffuse evenly and draining the water and heat. In this work, we have conducted experiments to low contact resistance and improve the performance of a $25cm^2$ single cell by using metal forms. We have following experimental cases: 1) Conventional graphite serpentine channel bipolar plate; 2) Channel-less bipolar plate with nickel(Ni) based metal foam which coated by various materials. We focused the difference in contact resistance and performance of the single cell with metal foam depending on various coating materials. The experimental results show the similar performance of single cells between with serpentine channel bipolar plates and with channel-less bipolar plate using metal foams. In addition, single cell with metal foam shows potential to higher performance than conventional channel.
Fuel cell systems for medium duty truck require high power demands under driving. Since high power demands results in significant heat generation, thermal management is crucial for the performance and durability of medium duty truck. Therefore, various configurations of dual stacks with cooling systems are investigated to understand appropriate thermal management conditions. The simulation model consists of a dynamic fuel cell stack model, a cooling system model equipped with a controller, and the mounted controller applies a feedback controller to control the operating temperature. Also, In order to minimize parasitic power, the comparison of the cooling systems involved in the arrangement was divided into three case. As a result, this study compares the reaction of fuel cells to the placement of the cooling system under a variety of load conditions to find the best placement method.
만성 신질환 환아들의 치료는 신대체 요법과 더불어 적절한 식이 요법, 수분, 전해질 및 산-염기의 관리, 신장 골형성 장애의 예방 및 치료, 빈혈과 고혈압, 성장 지연의 치료 등으로 이루어진다. 식이 요법은 환아들의 성장이 충분히 이루어질 수 있도록 탄수화물, 지방, 단백질 및 열량의 공급이 적절하게 이루어져야 한다. 수분, 전해질 및 산-염기의 상태를 확인하고 적절하게 관리해야 한다. 혈청 칼슘, 인, 부갑상선 호르몬 농도가 사구체 여과율에 따른 적절한 목표치 안에서 유지될 수 있도록 인 결합 제제와 비타민 D 제제를 투여하여 신장 골형성 장애를 예방하여야 한다. 적혈구 생산 촉진제와 철분 제제를 투여하여 혈색소 값을 11-12 g/dl로 유지하여야 한다. 수분 및 염분의 균형과 적절한 항고혈압제의 투여로 고혈압을 조절해야 한다. 사람 재조합 성장 호르몬을 투여하여 최종 성인 키를 호전시키도록 한다.
이 연구는 저관리 경량형 옥상녹화시스템을 위한 내서성 식물 선발을 목적으로 6종 세덤식물을 대상으로 처리 시간과 온도에 따라 전해질 용출, 엽록소 함량 변화 및 재생 실험을 실시하였으며, 토양수분과 고온스트레스와의 관계를 연구하였다. Logistic비선형 회귀분석을 이용하여 6시간의 고온 처리 후 5%의 토양 함수량의 치사 온도는 $45.1{\sim}48.0^{\circ}C$, 토양 함수량 10%, 15%의 경우 각각 $47.5{\sim}49.3^{\circ}C$, $48.6{\sim}52.8^{\circ}C$의 범위로 측정되었다. 고온스트레스는 처리 시 토양 수분이 높을수록 세덤류의 내서성이 높아졌다. 엽록소 함량은 처리 온도가 높을수록 함량이 낮아졌고, 토양 수분 함량이 낮을수록 분해 속도가 높아졌다. 토양 함수량 5% 시 고온에 대한 저항성은 S. reflexum>S. takevimense>S. middendorffianum>S. album>S. sieboldii>S. spurium의 순으로 나타났으며, 토양 함수량이 15%의 경우는S. album>S. reflexum>S. spurium>S. takevimense>S. middendorffianum>S. sieboldii의 순으로 나타났다. 토양의 수분 함량이 높을수록 S. album, S. reflexum, S. spurium의 내서성이 높아졌다. 이러한 결과는 재생 검사의 결과와 전해질 용출 평가에 일관성이 있는 것으로 증명되었다.
인산형 연료전지(PAFC)의 전기화학적 성능에 영향을 미치는 핵심 부품은 전극 촉매, 전해질 매트릭스 및 기체확산층(GDL) 등이 있다. 또한 전극의 성능 향상을 위해 GDL 위에 미세다공층(MPL)을 적용하는 방법도 있다. MPL은 주로 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 전극 내부의 수분 관리와 접촉 저항 저감을 위한 중간 완화층 역할을 한다. 본 연구에서는 MPL이 PAFC 전극의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 MPL이 없는 GDL과 MPL을 적용한 GDL로 전극을 제작하여 단위전지의 내부 저항과 분극 곡선을 서로 비교하였다. 본 실험 결과에서 MPL을 적용하였을 때 전극의 출력 밀도가 170.2 mW/cm2에서 192.1 mW/cm2으로 향상되었다. MPL은 PEMFC에서와 같이 PAFC 전극에서도 매트릭스와 전극에서 액체 전해질과 물 관리에 효과적으로 작용하고 전극 내부의 물질 전달이 향상되어 전극 성능이 향상된 것으로 판단된다. 또한, MPL의 적용으로 PAFC 전극의 내부 저항이 감소하였고 장기 운전시에도 안정적인 성능을 지속적으로 유지하는 결과로부터 PAFC 전극에도 MPL을 적용하면 전극 성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
고분자 전해질 연료전지의 구동과정 중 습도제어는 매우 중요한 제어 조건이다. 물 관리 측면에서는 저가습 조건이 유리하고, 배출수 활용 및 에너지 효율면에서는 고가습이 유리하다. 본 연구에서는 배출수 활용면에서 저가습과 고가습 구동 과정에서 배출수의 특성에 대해서 연구하였다. 배출수의 불순물은 막과 전극의 열화 과정에서 발생하는 것이므로 저가습과 고가습 조건에서 막전극합체(MEA)열화에 대해서도 연구하였다. 연료극 0% RH의 저가습 조건에서 라디칼 발생속도가 커 고분자 막 열화의 주요 원인임을 보였다. 양쪽 극 모두 고가습(RH 100%) 0.6 V에서 불소 이온 농도 약 20 ppb로 낮은 농도를 나타내서, 수전해 원료수로 사용하기에 충분하였다. 고가습 조건에서 배출한 응축수에서 0.2 ppb 이하의 매우 낮은 농도의 백금이 검출되었다.
1년동안 ACVIM C단계의 심부전 및 IRIS 4단계의 신부전으로 관리 중이던 13세의 중성화 잡종견과 급성으로 발병한 신부전으로 인한 요독증과 이에 속발한 형태의 폐부종이 동반된12세의 중성화 암컷 잡종 고양이가 본원에 내원하였다. 본 환자들에 체외초미세여과법을 이용한 투석요법을 적용하여 폐부종, 요독증 및 이에 동반된 전해질 및 산염기 불균형 등이 개선되었다. 본 증례는 초미세여과법을 이용한 투석요법이 이뇨제 저항성 및 심한 전해질 불균형이 있는 심장신장증후군 환자와 이뇨제를 이용한 폐부종 치료 도중 급성으로 신장기능 이상이 발생한 환자 등에서 생명을 구하는 치료옵션으로 고려될 수 있음을 보여준다.
이 연구는 2종의 저관리 경량형 옥상녹화시스템(세덤박스와 우수저장형 옥상녹화시스템)을 대상으로 옥상녹화 효과를 평가하기 위해 옥상의 건조한 조건에 잘 견딜 수 있는 내건성 식물 12종을 대상으로 실험을 실시하였다. 실험은 우수저장형 옥상녹화시스템의 기초 연구를 위해 식물의 내건성을 평가하였다. 식물의 내건성 평가를 위해 무관리 조건에서 12종 식물의 건조스트레스의 저항성을 평가하였다. 내건성 평가는 처리 시간에 따라 12종 식물의 상대수분함량의 변화, 전해질 용출 평가, 엽록소 함량의 변화, 토양수분과 건조 스트레스와의 관계를 연구하였다. 건조처리 시간이 길수록 식물들의 상대수분 함량과 엽록소 함량이 감소하면서, 전해질 용출이 증가하였다. 따라서 식물의 내건성 평가 결과, Pulsatilla koreana, Ainsliaea acerifolia를 제외한 10종이 내성이 강하여 옥상녹화에 적용 가능한 종으로 판단되며, 우수저장형 옥상녹화 시스템에서 식물들의 내건성은 식생박스의 식물들보다는 강한 것으로 나타났다. 따라서 우수저장형 옥상녹화 시스템이 식물의 생육과 건조조건에 대한 저항성 증진 효과가 있는 것이 증명되어 도시 옥상녹화에 이용할 수 있다.
고분자 전해질 연료전지에서 물 관리는 연료 전지성능에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 공급되는 수분의 양이 적을 경우 수소이온의 이동을 담당하는 전해질의 건조현상으로, 수분의 양이 과다할 경우 반응이 일어나는 촉매층과 전해질 삼상 계면에서의 홍수현상으로 성능을 감소시키거나 동작을 멈추게 하므로 이 부분에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 연료전지 수분에 영향을 주는 요소 중, 연료극과 공기극에 공급되는 상대습도를 100%로, 동작온도를 $80^{\circ}C$로 설정한 후, 입구 측에 압력을 변화하면서, 다중물리응용 수치해석을 포함하고 유한요소를 통하여 비선형 편미분 방정식이 결부된 상용코드를 이용하여 전체적인 전기화학반응 및 성능에 대한 해석을 수행하고 공기극 측의 가스 확산층에 각 위치별 전류밀도 분포와 수분포화의 분포, 압력차에 의한 동작물질의 속도 등을 분석하여 보았다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 연료전지의 성능은 압력의 세기에 따라 달라지며 압력이 높을수록 성능과 위치별 최대 전류밀도가 높게 나타났으며, 공기극의 가스 확산층에서의 수분함량은 높은 압력에서보다 낮은 압력에서 수분함량이 많은 것으로 나타났으며 특히 전극의 바로 아래 부분에서의 수분이 더 많이 응축되어 나타났으며 공기극 가스 확산층에서의 동작물질의 속도는 동작물질의 입구방향에서 출구측으로 진행할수록 그 변동 폭이 크게 나타났다.
Proper cooling of PEM fuel cell stack is essential for the high-performance operation of fuel cell system. Insufficient cooling of the stack can cause significant damage to components due to overheating and also can decrease cell performance by dehydration of the polymer electrolyte. In the present study, we performed a computational analysis to assess the condition of the cooling system to secure the proper temperature in fuel cell stack system for high altitude long endurance (HALE) unmanned aerial vehicle (UAV).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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