Performance characteristics of single cell in phosphoric acid fuel cell were studied for various electrode fabrication parameters such as teflon content, electrode structure, thickness of electrocatalyst layer, platinum content and electrode area. The performance of single cell was decided from the measured voltage-current through a load change. The electrode of 40wt.% teflon exhibited high initial performance of single cell, but in the long term operation, the cell performance of 45 wt.% teflon was better. Also the single cell appeared good performance in case of electrodes with duplicate structure, thin electrocatalyst in thickness, more platinum content, and small area. These results of cell performance were discussed as related to the electrolyte flooding, formation of 3 phase boundary area, internal resistance of electrode, and microstructure of electrode.
Kim, Dohyeong;Kim, Hyung Tae;Song, Shin Ae;Kim, Kiyoung;Lim, Sung Nam;Woo, Ju Young;Han, Haksoo
Journal of Electrochemical Science and Technology
/
제13권1호
/
pp.112-119
/
2022
Molten carbonate fuel cells (MCFCs) are environmentally friendly, large-capacity power generation devices operated at approximately 650℃. If MCFCs are to be commercialized by improving their competitiveness, their cell life should be increased by operating them at lower temperatures. However, a decrease in the operating temperature causes a reduction in the cell performance because of the reduction in the electrochemical reaction rate. The cell performance can be improved by introducing a coating on the cathode of the cell. A coating with a high surface area expands the triple phase boundaries (TPBs) where the gas and electrolyte meet on the electrode surface. And the expansion of TPBs enhances the oxygen reduction reaction of the cathode. Therefore, the cell performance can be improved by increasing the reaction area, which can be achieved by coating nanosized LiCoO2 particles on the cathode. However, although a coating improves the cell performance, a thick coating makes gas difficult to diffuse into the pore of the coating and thus reduces the cell performance. In addition, LiCoO2-coated cathode cell exhibits stable cell performance because the coating layer maintains a uniform thickness under MCFC operating conditions. Therefore, the performance and stability of MCFCs can be improved by applying a LiCoO2 coating with an appropriate thickness on the cathode.
Hydrogen Fuel Cell Vehicle(HFCV) is system that uses electrical energy of fuel cell stack to main power source, which is different system with other vehicles that use high-voltage, large-current. Isolation performance of this system which is connected with electrical fire and electrical shock is important point. Isolation resistance of electric installation is divided according to working voltage, it follows criterion more than $100{\Omega}$/VDC (or $500{\Omega}$/VAC) about system operation voltage in a hydrogen fuel cell vehicle. Although measurement of isolation resistance in a hydrogen fuel cell vehicle is two methods, it uses mainly measurement by megger. However, the present isolation resistance measurement system that is optimized to use in electrical facilities is unsuitable for isolation performance estimation of a hydrogen fuel cell vehicle because of limit of maximum short current and difference of measurement resolution. Therefore, this research developed the isolation resistance measurement system so that may be suitable in isolation performance estimation of a hydrogen fuel cell vehicle, verified isolation performance about known resistance by performance verification of laboratory level about developed system, and executed performance verification through comparing results of developed system by performance verification of vehicle level with ones of existing megger. Developed system is judged to aid estimation and upgrade of isolation performance in a hydrogen fuel cell vehicle hereafter.
The direct carbon fuel cell (DCFC) has attracted researcher's attention recently, due to its high conversion efficiency and its abundant fuel, carbon. A DCFC mathematical model has developed in two-dimensional, lab-scale, and considers Boudouard reaction and carbon monoxide (CO) oxidation. The model simulates the CO production by Boudouard reaction and additional electron production by CO oxidation. The Boudouard equilibrium strongly depends on operating temperature and affects the amount of produced CO and consequentially affects the overall fuel cell performance. Two different operating temperatures (973 K, 1023 K) has been calculated to discover the CO production by Boudouard reaction and overall fuel cell performance. Moreover, anode thickness of the cell has been considered to find out the influence of the Boudouard reaction zone in fuel cell performance. It was found that in high temperature operating DCFC modeling, the Boudouard reaction cannot be neglected and has a vital role in the overall fuel cell performance.
This study evaluated the performance characteristics of varied electrolyte species and amounts in a molten carbonate fuel cell (MCFC). Coin-type MCFCs were used at the condition of $650^{\circ}C$ and 1 atm. In order to measure the effects of varied electrolyte species and amounts, electrolytes of $(Li+K)_2CO_3$ and $(Li+Na)_2CO_3$ were selected and the amounts of 1.5 g, 2.0 g, 3.0 g, and 4.0 g were used. Insignificant performance differences were observed in the cell using different electrolytes, but the cell performance was sensitive to the amount of the electrolyte used. The pore-filling ratio (PFR), a ratio of pore filling in the components by the liquid carbonate electrolytes, was used to determine the optimum performance range. Consequently, 77% PFR demonstrated the optimum performance for both electrolytes. Thus, the MCFC had a permissible but narrow optimum performance range. The remaining amounts of electrolyte in the cells were determined using the weight reduction ratio (WRR) method after several hours of cell operation. The WRR used the relationship between the initial loaded amount of electrolyte and weight reduction of components in 10 wt% acetic acid. The relationships were linear and identical between the two electrolyte species.
A performance simulator for the fuel cell hybrid electric vehicle (FCHEV) is developed to evaluate the potentials of hybridization for fuel cell electric vehicle. Dynamic models of FCHEV's electric powertrain components such as fuel cell stack, battery, traction motor, DC/DC converter, etc. are obtained by modular approach using MATLAB SIMULINK. In addition, a thermodynamic model of the fuel cell is introduced using bondgraph to investigate the temperature effect on the vehicle performance. It is found from the simulation results that the hybridization of fuel cell electric vehicle (FCEV) provides better hydrogen fuel economy especially in the city driving owing to the braking energy recuperation and relatively high efficiency operation of the fuel cell. It is also found from the thermodynamic simulation of the FCEV that the fuel economy and acceleration performance are affected by the temperature due to the relatively low efficiency and reduced output power of the fuel cell stack at low temperature.
Effects of reactant gas flow rates and starvation on phosphoric acid fuel cell performance were studied. As the reactant gas flow rates increased, the cell performance increased and then the cell maintained constant performance. The optimum flow rates of hydrogen, oxygen and air under galvanostatic condition of 150 mA/cm$_{2}$ are found to be 5cc/min cm$_{2}$ 5cc/min cm$_{2}$ and 15cc/min cm$_{2}$ at room temperature and 1 atm, respectively. Also the open circuit voltage of single cell decreased with increasing oxygen flow rate due probably to the decreased probably to the decreased oxygen pressure in the cathode side. Hydrogen and oxygen starvation resulted in voltage loss of about 5mV and 0-2mV, respectively. The voltage loss was independent of starvation time. These results were discussed from point of view of electrochemical reaction of the cell. (author). 9 refs., 8 figs.
The catalyst layer of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell is a mixture of polymer, carbon, and platinum. The characteristics of the catalyst layer play critical role in determining the performance of the PEM fuel cell. This research investigates the role of catalyst layer composition using a Central Composite Design (CCD) experiment with two factors which are Nafion content and carbon loading while the platinum catalyst surface area is held constant. For each catalyst layer composition, polarization curves are measured to evaluate cell performance at common operating conditions, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and Cyclic Voltammetry (CV) are then applied to investigate the cause of the observed variations in performance. The results show that both Nafion and carbon content significantly affect MEA performance. The ohmic resistance and active catalyst area of the cell do not correlate with catalyst layer composition, and observed variations in the cell resistance and active catalyst area produced changes in performance that were not significant relative to compositions of catalyst layers.
A one-dimensional numerical analysis is carried out to investigate the effects of inlet gas humidities, inlet gas pressures, and thicknesses of membrane on the performance of a proton exchange membrane fuel cell. It is found that the relative humidity of inlet gases at anode and cathode sides has a significant effect on the fuel cell performance. Especially, the desirable fuel cell performance occurs at low relative humidity of the cathode side and at high humidity of the anode side. In addition, an increase in the pressure ranging from 1 atm to 4 atm at the cathode side results in a significant improvement in the fuel cell performance due to the convection effect by a pressure gradient toward the anode side, and with decreasing the thickness of membrane, the fuel cell performance is enhanced reasonably.
This study focuses on the performance characteristics of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) using the AC impedance technique. The experiment was carried out to investigate the optimal operating conditions of PEMFC such as cell temperature, flow rate, humidified temperature and back-pressure. The fuel cell performance was analyzed by DC electronic-loader with constant voltage mode and expressed by voltage-current density. Additionally, AC impedance was measured to analysis of ohmic and activation loss and expressed by Nyquist plot. The results showed that the cell performance increased with increase of cell temperature, air flow rate, humidified temperature and backpressure. Also, the activation loss decreased as the increase of cell temperature, air flow rate, humidified temperature and backpressure.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.