• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.150-151
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• 2010

본 논문에서는 5kW급 연료전지 응용을 위한 3상 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터의 Delta-Wye 결선은 전압형의 가장 큰 단점인 변압기 턴비를 최소화 하였으며 클램프 스위치의 동작으로 전압 및 전류 공진을 감소시키고 순환전류를 리셋시켜 각 소자들의 전류정격을 줄였다. 기존 3상 Full-Bridge와 비교 분석을 수행하였으며 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제11권1호
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• pp.51-54
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• 2007

78개 셀의 전극유효 면적이 $295cm^{2}$인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 스택의 운전특성과 CO 피독에 대한 영향을 조사하였다. 전류밀도 $325mA/cm^{2}$에서 출력 5.4kW를 6시간 유지시키는 동안 셀들의 전압편차는 2.3%로 매우 안정함을 보였다. 개질과정의 부산물로 생성되는 CO는 PEHFC의 성능에 중요한 영향을 끼치는 스택의 주 오염물질중의 하나이다. 시간에 따른 연속적인 CO 피독 실험(5-20ppm)은 스택의 피독과 재생과정의 route를 알 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.206-208
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• 2008

본 논문에서는 5kW급 이상의 연료전지 PCS를 위한 3상 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 승압비가 매우 높고 듀티를 0에서 1까지 사용하므로 변압기등 주요 소자를 최적으로 설계할 수 있다. 또한 전류원이면서도 클램프 회로와 스타트-업 회로가 필요 없을 뿐만 아니라 넓은 부하영역에서 영전압 턴 온이 가능하다. 기존 3상 컨버터와의 비교 분석을 수행하였으며 실험을 통해 본 방식의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.82-83
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• 2017

본 논문에서는 수 kW급 이상을 위한 3상 전류원 3스위치 푸쉬풀 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 무손실 스너버를 이용하여 모든 다이오드의 ZCS 턴오프와 스위치의 ZVS 턴온 및 턴오프를 성취한다. 무손실 스너버는 작은 정격을 가지며 메인회로와 무관하게 동작하는 장점이 있다. 5kW급 시작품으로부터 제안한 컨버터의 타당성 및 성능을 검증하였다.

• 에너지공학
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• 제2권2호
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• pp.200-207
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• 1993

본 논문은 5.9kW급 인산형 연료전지 발전시스템의 운전에 필요한 메탄올 연료개질기의 설계와 이의 운전 특성에 관한 것이다. 연료개질장치는 메탄올을 연소용 및 개질용연료로 사용하며, 개 질 반응 촉매는 CuO-ZnO계를 사용하고, 개질 반응기는 단일 환형 반응기 형태로 설계하였다. 개질 장치의 일산화탄소 생성 특성은 전체적으로 이론적인 평형값에는 도달하지 못하였으나, 반응온도가 증가할수록 농도가 증가하였으며, 개질 연료의 물/메탄올 몰비가 증가하면 감소하였다. 정격운전에서 촉매반응기의 축방향 온도분포는 이론적인 값과 잘 일치하였으며, 운전 개시후 50분 훈에 정상 운전이 가능하였다. 개질 시스템의 효율은 정격운전에서는 72.3%, 1/4 부하에서는 77%로 부하가 증가할수록 효율은 감소하였다. 개질기를 연료전지 본체와 연계운전시 개질기에 개질용 메탄올 및 연소용 메탄올의 공급유량이 각각 88.1 mol/h, 50.0mol/h 인 경우 정격전압인 37.6V의 전안에서 안정적인 5.5 kWh의 전력을 생산 할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.678-685
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• 2011

An Ejector enhances system efficiency, are easily operated, have a mechanically simple structure, and do not require a power supply. Because of these advantages, the ejector has been applied to a variety of industrial fields such as refrigerators, power plants and oil plants. In this work, an ejector was used to safely recycle anode tail gas in a 75-kW Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) system at KEPCO Research Institute. In this system, the ejector is placed at mixing point between the anode tail gas and the cathode tail gas or the fresh air. Commercial ejectors are not designed for the actual operating conditions for our fuel cell system. A new ejector was therefore designed for use beyond conventional operating limits. In the first place, a few sample ejectors were manufacured and the entrainment ratio was measured at a dummy stack. Through this experiment, the optimum ejector was chosen. The 75-kW MCFC system equipped with this optimum ejector was operated successfully.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.878-883
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• 2011

Effect of flow uniformity on the reaction characteristics of a catalytic combustor for high temperature fuel cell system has been experimentally investigated in the present study. One of the most important factor in designing catalytic combustion is to avoid hot spot in catalysts. In this regard, it is very important to secure flow uniformity of combustor inlet. A couple of perforated plates were applied at the front of catalyst region as flow uniformity device with minimal pressure drop. Results show that the velocity and temperature profile became more uniform when applying the flow uniformity device. CO and $CH_4$ emissions at the combustor exit were decreased and the average exit temperature was slightly increased with the flow uniformity device.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.155-161
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• 2005

상용 CFD 프로그램인 FLUENT v5.3을 이용하여 용융탄산염 연료전지 스택의 수치 모사를 행하였다. FLUENT에 포함되어 있는 보존식들을 이용하면서, 사용자 정의함수를 이용하여 포함시킨 코드를 통해 전기화학적 반응과 부반응인 수성가스전이반응에 의한 질량과 가스 조성 변화 및 열이동을 고려하여 정확한 계산 결과를 얻고자 하였다. 모사에 사용된 스택은 6kW급과 25kW급 스택으로 각각 20개와 40개의 단위전지를 수직으로 적층한 형태이며 스택내로 주입되는 가스는 coflow형태로 각각의 채널을 흘러가게 설계되어 있다. 모사를 통해 알아본 스택 내 압력분포는 가스 흐름방향으로 압력강하가 일어나며 anode 채널보다 cathode 채널에서의 압력차가 더 크게 나타났다. 채널 내 속도분포는 전극 반응에 의한 질량 및 부피변화로 인해 anode 채널에서는 가스흐름 방향으로 속도가 증가하는 반면 cathode 채널에서는 속도가 감소하는 경향을 보였다. 스택 내 온도분포는 가스 흐름방향으로 증가하는 경향을 보였고, 계산결과와 실험결과가 대체로 일치함을 확인할 수 있었다. 수성가스전이반응을 포함한 모델과 그렇지 않은 모델을 비교한 결과 가스의 주입구 부분에서는 수성가스전이반응에 의해 흡열 반응이, 출구 부분에서는 발열반응이 일어나고, 이로 인해 입구와 출구의 온도차가 더 커짐을 확인하였다. 따라서 상용화 스택인 수백 kW급 이상의 대형 스택을 모사하기 위해서는 수성가스전이반응을 고려해야할 것으로 생각된다.

• 설비공학논문집
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• 제24권2호
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• pp.91-101
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• 2012

A 200 W portable polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system is developed. The PEMFC system consists of an air-cooled fuel cell stack module, a fuel supply subsystem, a power management subsystem, and a control electronics subsystem. The control logic is designed for the stable system operation. The system-level performance evaluation discloses that the present PEMFC system provides a rated power output of 200.5 W at 13.4 V with the maximum balance-of-plant (BOP) efficiency of 72%, and maximum system efficiency based on lower heating value (LHV) is 37% at 120.7 W system power output.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.271-279
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• 2014

A 25kW-class polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell system has been developed for the propulsion of a leisure boat. The fuel cell system was designed to satisfy various performance requirements, such as resistance to shock, stability under rolling and pitching oscillations, and durability under salinity condition, for its marine applications. Then, the major components including a 30kW-class PEM fuel cell stack, a DC-DC converter, a seawater cooling system, secondary battery packs, and balance of plants were developed for the fuel cell system. The PEM fuel cell stack employs a unique design structure called an anodic cascade-type stack design in which the anodic cells are divided into several blocks to maximize the fuel utilization without hydrogen recirculation devices. The performance evaluation results showed that the stack generated a maximum power of 31.0kW while maintaining a higher fuel utilization of 99.5% and an electrical efficiency of 56.1%. Combining the 30-kW stack with other components, the 25kW-class fuel cell system boat was fabricated for a leisure. As a result of testing, the fuel cell system reached an electrical efficiency of 48.0% at the maximum power of 25.6kW with stable operability. In the near future, two PEM fuel cell systems will be installed in a 20-m long leisure boat to supply electrical power up to 50kW for propelling the boat and for powering the auxiliary equipments.