• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권2호
• /
• pp.139-148
• /
• 2013

본 연구에서는 1kW 급 SOFC 시스템의 AOGR(anode off-gas recirculation)을 위한 이젝터를 설계하고 이젝터 적용시의 시스템 효율을 매개변수 연구를 통해 알아보았다. 화공해석 프로그램를 이용하여 이젝터의 작동 조건을 계산하였고, 전역 최적값을 보장하면서도 CFD 계산에 따른 부하를 최소화하기 위하여 유전 알고리듬과 크리깅 모델을 이용하여 최적화를 진행하였다. 최적화를 통해 음속 이젝터에서 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수가 이젝터의 목직경과 1 차 노즐의 위치임을 식별하였다. 유동변수에 대한 매개변수 연구를 통해 설계된 이젝터는 1kW 급 SOFC 의 다양한 작동 조건에서 충분한 유연성을 가지며, SOFC 에 적용시 증기의 56% 와 연료의 8.4% 절감이 가능함을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.53-56
• /
• 2008

An ejector is a fluid machinery to be utilized for mixing fluids, maintaining vacuum, and transporting them. The Ejector is applied for a variety of industrial fields such as refrigerators and power plants. It is adopted to recycle anode off gas safely in 5kW Molten Carbonate Fuel Cell system of KEPRI(Korea Electric Power Research Institute). The ejector is placed at mixing point between the anode off gas and the cathode off gas or the fresh air. In this study, the entrainment ratio is measured according to the diametrical ratio of nozzle to throat. In addition, the performance curve of the ejector and the differential pressure in diffuser is observed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.353-356
• /
• 2009

A pivotal mechanical balance of plant for 75kW class molten carbonate fuel cells comprise of a catalytic burner and an ejector which has been designed and tested in KEPRI(Korea Electric Power Research Institute). The catalytic burner, which oxidizes residual fuel in the anode tail gas, was operated at several conditions. Some problems arose due to local overheating or auto-ignition, which could limit the catalyst life. The catalytic burner was designed by considering both gas mixing and gas velocity. Test results showed that the temperature distribution is very uniform. In addition, an ejector is a fluid machinery to be utilized for mixing fluids, maintaining vacuum, and transporting them. The ejector is placed at mixing point between the anode off gas and the cathode off gas or the fresh air Several ejectors were designed and tested to form a suction on the fuel tail gas and balance the differential pressures between anode and cathode over a range of operating conditions. The tests showed that the design of the nozzle and throat played an important role in balancing the anode tail and cathode inlet gas pressures. The 75kW MCFC system built in our ejector and catalytic burner was successfully operated from Novembe, 2008 to April, 2009. It recorded the voltage of 104V at the current of 754A and reached the maximum generating power of 78.5kW DC. The results for both stand-alone and integration into another balance of plant are discussed.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.27-34
• /
• 2023

고체 산화물 연료전지의 연료로 암모니아를 사용하는 것은 고효율, 환경 친화성, 보관 및 운송의 용이성으로 인해 주목받고 있다. 암모니아 활용 SOFC 시스템의 효율을 더욱 높이려면 시스템의 비효율적인 구성 요소를 이해해야 하며 이를 위해 엑서지 분석을 수행하였다.본 연구에서는 단순 연료전지 시스템(FC), 연료극 재순환 시스템(RC-FC) 및 수분 제거 재순환 시스템(RC-WR-FC)의 세 가지 시스템에 대해 엑서지 분석을 수행하였다. FC, RC-FC 및 RC-WR-FC의 엑서지 효율은 각각 48.7%, 51.6% 및 58.4%이었으며, 세 시스템 모두에서 SOFC 스택은 엑서지 파괴의 주요 원인이었다. 또한 버너, 공기 열 교환기 및 냉각기/응축기와 같이 낮은 효율을 가진 부품들을 재구성한다면 효율을 높일 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권3호
• /
• pp.343-350
• /
• 2012

본 연구에서는 외부 개질기에 열원을 공급하기 위한 시스템 내에 가용한 열에너지의 활용 및 확보에 대한 해석을 위해서 외부 개질기를 연계한 평판형 SOFC 시스템의 해석 모델을 구축하고자 한다. 이러한 해석을 위한 모델 구축을 위해 Matlab simulink$^{(R)}$ 기반의 ThermoLib module을 사용하였으며, 구축된 해석 모델을 통하여 시스템의 성능 향상을 위한 구성 기법에 대해서 연구를 하였다. 시스템 구성 방법은 기존 시스템의 layout을 바꾸기 위해 공기극 출구가스 재순환 및 외부개질기와 촉매연소기를 통합한 개질반응시스템 적용, 개질기에 공급되는 혼합연료의 예열, 연료극 출구가스의 응축을 통한 연료 농도 향상 등을 고려하였다. 시뮬레이션의 해석 결과에서는 SOFC 시스템에 있어서 일반 연소기를 적용한 기준 시스템에 비하여 촉매 연소기를 사용한 시스템의 전기 효율이 12.13% 향상되었으며, 연료극 출구 가스를 응축시켜 버너로 연소시킨 시스템에서는 열효율이 76.12%로 가장 높았다.