• 한국세라믹학회지
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• 제44권12호
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• pp.720-726
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• 2007

Current collectors of SOFC play a significant role on the performance of power generation. In this study a single cell stacked SOFC was assembled using Ag-mesh as a cathode current collector, and evaluated its performance. No gas leakages of the single cell stack occurred in the tests of gas detection and OCV measurement. The OCV and initial power of the stack were 1.09V and $0.45W/cm^2$, respectively, under the flow rates of air at 2,500 cc/min and $H_2$ at 1,000 cc/min at the test temperature of $750^{\circ}C$. A degradation rate of 44.0% was measured during the prolonged time of 307 h. The relatively low durability of the tested single cell stack was found to be the evaporation of Ag-mesh at the current corrector.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.29-37
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• 2008

Air supply is required to the cathode of fuel cells for the provision of oxygen to produce electricity through chemical reaction with hydrogen in the cell, and supplied air should be free of impurities such as oil mist and tiny particles separated from sliding surfaces. Hence, air compressor for fuel cell air supply must be oil-less type and have no severe sliding surfaces inside. This paper introduces the concept of single-vane type rotary air compressor whose structure is particularly suitable for the fuel cell application: sliding action of the vane against the cylinder wall, which causes severe friction in the conventional vane rotary compressors, is made to be prevented by attaching the vane to the driving shaft with the compliant device between the vane and the rotor in this new design. For 2 kW fuel cell application, preliminary design has been carried out, and its performance has been estimated by using computer simulation program: for discharge pressure of 2 bar, the volumetric, adiabatic, and mechanical efficiencies are calculated to be 82.5%, 92.5%, and 96.3%, respectively.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.767-774
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• 2010

수동공기공급형 고분자 전해질 연료전지는 팬을 이용하여 주변의 공기를 스택에 공급한다. 공급된 공기는 연료로 쓰이는 동시에 스택의 냉각에도 사용된다. 이러한 방식은 시스템에서 가습기, 공기 압축기, 냉각수 설비를 제거할 수 있어서 시스템을 단순화 시키고 경량화 시킬 수 있는 반면 냉각성능은 기존의 냉각수를 이용하는 방식에 비하여 떨어진다. 따라서 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 최적의 냉각 성능을 낼 수 있도록 스택을 설계하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지 스택의 냉각성능 향상을 위하여 다양한 채널 형상, 공기극의 유량분포, 외부 대류열전달계수의 변화가 스택의 온도분포에 미치는 영향에 대한 전산해석을 수행하였다. 그 결과, 채널의 rib이 두꺼운 경우에 냉각성능이 가장 뛰어났으며 유량을 중앙부에 집중시킨 경우에 고온집중 현상이 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.344-350
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• 2019

연구개발한 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 막과 전극합체(MEA)의 상용화를 위해서는 내구성 확보가 매우 중요하다. 정치용 PEMFC MEA의 내구평가는 정전류 조건에서 전압변화 속도를 1000시간이상 장시간 측정해야하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 내구평가시간을 단축시키기 위해 차량용 MEA에 적용하고 있는 고분자막의 전기화학적 내구 평가 프로토콜(OCV 유지법)을 정치용 MEA 내구 평가에 적용하였다. OCV, cathode 산소, $90^{\circ}C$, 상대습도 30% 조건에서 정치용과 차량용 MEA를 각각 168시간 구동 후에 I-V, LSV, CV, 임피던스, FER 등을 측정해서 비교하였다. 열화 후 전해질 막의 내구성을 나타내는 수소투과도, OCV 변화, 이온전도도, 불소유출량 등을 모두 검토했을 때 정치용이 차량용보다 내구성이 더 좋음을 보였다. 그리고 전극열화도 정치용 MEA가 작아서 정치용 MEA가 고분자막과 전극 모두 차량용보다 내구성이 우수함을 차량용 프로토콜에 의해 짧은 시간에 평가할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.517-522
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• 2023

고분자전해질 연료전지 (PEMFC)에 공기와 수소를 공급하고 개회로전압 (OCV) 상태에서 가습/건조를 반복하는 고분자막의 화학적/기계적 내구성 평가법이 사용되고 있다. 이 프로토콜에서 가습/건조가 반복되면 전압 상승/감소가 반복되어 전극 열화도 발생한다. 막 내구성이 우수한 경우 전압 변화 횟수가 증가해, 전극 열화에 의해 평가가 종료되어 원래 목적인 막 내구성 평가를 할 수 없는 문제가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 미국 에너지부 (DOE)와 동일한 프로토콜을 사용하되 cathode 가스로 공기대신 산소를 사용하고 가습/건조시간과 유량도 증가시켜 막의 화학적/기계적 열화 속도를 증가시켜서 고분자막 내구 평가 시간을 단축시킴으로서 이와 같은 문제를 개선하고자 하였다. Nafion 211 막전극접합체(MEA) 내구성 평가를 공기 대신 산소를 사용해서 가속화도를 2.6배 증가시켜 2,300 사이클만에 평가 종료하였다. 본 프로토콜에 의해 고분자막도 가속 열화되고, 전극 촉매도 가속 열화되어 고분자막과 전극의 내구성을 동시에 평가할 수 있는 이점도 있었다.

• 소성∙가공
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• 제17권8호
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• pp.594-599
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• 2008

This paper presents a micro air pump based on the synthetic jet to supply reactant at the cathode side for micro fuel cells. The synthetic jet is a zero mass flux device that converts electrical energy into the momentum. The synthetic jet actuation is usually generated by a traditional PZT-driven actuator, which consists of a small cylindrical cavity, orifices and PZT diaphragms. Therefore, it is very important that the design parameters are optimized because of the simple configuration. To design the synthetic jet micro air pump, a numerical analysis has been conducted for flow characteristics with respect to various geometries. From results of numerical analysis, the micro air pump has been fabricated by the PDMS replication process. The most important design factors of the micro air pump in micro fuel cells are the small size and low power consumption. To satisfy the design targets, we used SP4423 micro chip that is high voltage output DC-AC converter to control the PZT. The SP4423 micro chips can operate from $2.2{\sim}6V$ power supply(or battery) and is capable of supplying up to 200V signals. So it is possible to make small size controller and low power consumption under 0.1W. The size of micro air pump was $16{\times}13{\times}3mm^3$ and the performance test was conducted. With a voltage of 3V at 800Hz, the air pump's flow rate was 2.4cc/min and its power consumption was only 0.15W.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.216-216
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• 1999

The usage of a stationary plasma thruster (SPT) ion source, invented previously for space application in Russia, in experiments with surface modifications and film deposition systems is reported here. Plasma in the SPT is formed and accelerated in electric discharge taking place in the crossed axial electric and radial magnetic fields. Brief description of the construction of specific model of SPT used in the experiments is presented. With gas flow rate 39ml/min, ion current distributions at several distances from the source are obtained. These was equal to 1~3 mA/$\textrm{cm}^2$ within an ion beam ejection angle of $\pm$20$^{\circ}$with discharge voltage 160V for Ar as a working gas. Such an extremely high ion current density allows us to obtain the Ti metal films with deposition rate of $\AA$/sec by sputtering of Ti target. It is shown a possibility of using of reactive gases in SPT (O2 and N2) along with high purity inert gases used for cathode to prevent the latter contamination. It is shown the SPT can be operated at the discharge and accelerating boltages up to 600V. The results of presented experiments show high promises of the SPT in sputtering and surface modification systems for deposition of oxide thin films on Si or polymer substrates for semiconductor devices, optical coatings and metal corrosion barrier layers. Also, we have been tried to establish in application of the modeling expertise gained in electric and ionic propulsion to permit numerical simulation of additional processing systems. In this mechanism, it will be compared with conventional DC sputtering for film microstructure, chemical composition and crystallographic considerations.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.210-218
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• 2007

바이폴라막을 이 용한 전기탈이온(Continuous Electrodeionization-Bipolar Membrane(CEDI-BPM))공정 은 이온교환막의 이온 선택적 투과를 통한 제거의 효율을 높이며, 바이폴라막에서 생성된 수소이온과 수산화이온이 이온교환수지를 전기적으로 재생하여 재생효율을 높일 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CEDI-BPM을 이용하여 경도물질을 제거하고 전기적 재생을 수행하였다. 이를 위하여 이온교환수지의 흡착 특성 및 유량의 변화에 따른 경도제거효율의 영향과 전기적 재생방법을 이용한 재생효율을 조사하였다. CEDI-BPM에서 Ca의 제거율이 Mg보다 높은 값을 보여주었는데, 이는 흡착실험에서 Ca의 높은 흡착능력과 관계가 있음을 보여주었다. 유량이 증가함에 따라 Ca과 Mg의 플럭스는 증가하는 경향을 보이는데, 양이온 교환막의 선택 투과가 경도물질의 제거에 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. CEDI-BPM의 전기적인 재생 실험결과 재생 전압을 낮게 유지할수록 높은 경도물질 제거효율 및 높은 플럭스를 보여 전기적 재생에 효율적으로 사용할 수 있음을 보여주었다.

• 공업화학
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• 제8권3호
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• pp.482-488
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• 1997

유동층 반응기를 사용하여 효율적으로 동을 포함한 전자회사 공장의 폐수로부터 순수 동을 회수하고자 하였다. 폐수에 포함된 동의 초기농도, 반응기 내부에서 액체의 유속, 반응온도, 반응기 내부에서 양극과 음극간의 전류밀도 그리고 반응시간 등을 실험변수로 선택하였으며 이들 실험변수들이 동의 회수율에 미치는 영향등에 대해 검토하였다. 또한, 본 연구의 실험결과를 실제공정에 공업적으로 적용할 수 있도록 연속공정에서 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 본 연구의 결과 유동층 반응기를 사용하여 동을 포함한 전자공장의 폐수로부터 매우 효과적으로 순도가 높은 동의 분말을 회수할 수 있었다. 본 연구의 실험범위에서 동의 회수율은 폐수에 포함된 동의 농도가 증가할수록 감소하였으며, 전류밀도와 반응시간이 증가함에 따라 증가하였으나, 액체의 유속과 반응온도가 변화함에 따라 최대값을 나타내었다. 본 연구의 범위에서 동의 회수율을 85% 정도 이상으로 유지하기 위한 최적 반응조건은 폐수중의 동의 농도는 3wt%, 액체의 유속은 0.5cm/s, 반응온도는 $25^{\circ}C$, 전류밀도는 $7A/dm^2$ 그리고 반응시간은 2시간으로 나타났다 이와 같은 방법에 의한 동의 회수방법은 분말재료의 혼합이나 도금등에도 적용될 수 있을것으로 판단되며, 이 경우 복합분말재료의 균질도를 향상시켜 이를 원료로 하여 생산되는 제품의 상품성을 증가시키는데 응용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구의 결과는 전자공장에서 다량 방출되는 금속성 폐수로 부터 금속성분을 회수함으로써 수질오염을 방지할수 있는데 이와 같은 공정설계에도 적용할 수 있는 중요한 공학적 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.252.1-252.1
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• 2010

These studies convert to useful electricity from swine wastewater and to treat this wastewater. In order to operate the microbial fuel cell(MFC) for the swine wastewater, the anode volume of MFCs was scaled up with 5L in the vacant condition. Graphite felts and low-priced mesh stainless-less as electrode had mixed up and packed into the anode compartment. The meshed stainless-less electrode could also be acted the collector of electron produced by microorganisms in anode. For a cathode compartment, graphite felt loaded Pt/C catalyst was used. Graphite felt electrode embedded in the anode compartment was punched holds at regular intervals to prevent occurred the channeling phenomenon. The sources of seeding on microbial fuel cell was used a mixture of swine wastewater and anaerobic digestion sludge(1:1). It was enriched within 6 days. Swine wastewater was fed with 53.26 ml/min flow rate. The MFCs produced a current of about 17 mA stably used swine wastewater with $3,167{\pm}80mg/L$. The maximum power density and current density was 680 $mW/m^3$ and 3,770 $mA/m^3$, respectively. From these results it is showed that treatment of swine wastewater synchronizes with electricity generation using modified low priced microbial fuel cell.