• 제목/요약/키워드: Fuel Cell Generation System

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상압 용융탄산염 연료전지와 가스터빈을 결합한 하이브리드 시스템의 성능설계 해석 (Performance Design Analysis of Hybrid Systems Combining Atmospheric Pressure Molten Carbonate Fuel Cell and Gas Turbine)

  • 정영현;김동섭
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권10호
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    • pp.1361-1369
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    • 2003
  • Design performance of hybrid power generation systems, comprised of a gas turbine and an atmospheric pressure molten carbonate fuel cell, has been analyzed. Two different configurations were analyzed and performances were compared. A reference calculation was performed for the design condition of a system under development and simulated results agreed well with the published data. Performances were analyzed in terms of main design parameters including turbine inlet temperature, operating temperature of the fuel cell and pressure ratio. Also examined were the effects of fuel utilization factor and heat exchanger effectiveness. It was found that the relationship between the turbine inlet temperature and the fuel cell temperature should be critically examined to evaluate achievable design performance. Considering current state of the art technologies, a system with the combustor located before the turbine could achieve higher efficiency and specific power than the other system with the combustor located after the turbine.

1.2[kW]급 연료전지용 전력변환장치의 개발 (Development of 1.2[kW]Class Fuel Cell Power Conversion System)

  • 서기영;김칠용;조만철;김정도;윤영변;김홍신;박도형;하성현
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제21권6호
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    • pp.117-125
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    • 2007
  • 연료전지 발전시스템에서는 DC-DC 승압용 컨버터와 DC-AC 인버터가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 연료전지의 전압을 380[VDC]로 승압하기 위한 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 220[VAC]로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 전력변환장치를 제안하였다. 특히 제안한 연료전지 시스템용 고효율 DC-DC 컨버터는 위상천이 PWM 제어법을 이용하여 부분 공진에 의한 ZVS를 실현하였으며, 일정 스위칭 주파수화 및 스위치의 스위칭 손실, 피크 전압과 전류를 저감시켰다. 그리고, 정류회로에 2개의 인덕터를 첨가하여 리플성분이 저감된 직류전압과 전류를 부하측에 안정하게 공급할 수 있었다. 또한, 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 92[%]정도 얻을 수 있다. 이상과 같이 결과는 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 확인하였다.

연료전지 발전시스템을 이용한 철도급전계통 모델링 (Feed System Modeling of Railroad using Fuel Cell Power Generation System)

  • 윤용호
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제20권4호
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    • pp.195-200
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    • 2020
  • 화석연료 고갈과 환경오염에 관한 관심이 고조되면서 국내에서 운행되고 있는 철도차량이 디젤 차량에서 전기 차량으로 전환이 확대되면서 진행되고 있다. 전기 차량의 전환의 한 예로 적용되고 있는 태양광발전 시스템은 무한정하고 무공해 하며 대기오염, 소음, 발열, 진동 등과 같은 위해요소들을 발생시키지 않고 에너지 생산이 가능하며, 연료 수송, 발전설비에 대한 유지보수가 거의 필요하지 않은 장점이 있다. 그러나 전력생산량이 지역별 일사량에 의존하고, 약 25㎡/kWp 발전량으로 에너지밀도가 낮아 큰 설치 면적이 필요하며, 설치장소가 제한적인 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 고려하여 철도 분야에서도 연료전지를 적용한 연구들이 많이 증가하고 있다. 특히 연료전지 발전시스템 철도 급전계통 연계방안은 태양광 및 풍력과는 다르게 철도차량에 전력을 공급해주는 급전계통에 연계해야 한다. 따라서 철도차량과 밀접한 관계를 가지는 시스템 토폴로지 (topology)에 따라 연계방식은 크게 달라질 수 있으므로 본 논문에서는 시스템 토폴로지에 따른 연계분석과 관련된 시뮬레이션 모델링을 통한 타당성을 연구하고자 한다.

한국과 일본에서의 가정용 PEMFC 시스템 경제성 분석 (Economic feasibility of 1kw household PEMFC System in Korea and Japan)

  • 오시덕;김기영;서석호
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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    • pp.105-108
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    • 2007
  • Fuel cell with high electric efficiency has many probabilities of commercial use. Especially, proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) which is a low temperature fuel cell and has less influence on $CO_2$ concentration is considered the power generation system of small building and household. We calculated the optimal operational plans of 1 kW household PEMFC power system based on the daily electricity and heat demand patterns of Japan and Korea. Calculated results show that the economic feasibility of PEMFC power system is very sensitive to the cost policy of electricity and natural gas.

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가압형 고체산화물 연료전지 / 가스터빈 하이브리드 시스템 설계에서 터빈입구 바이패스의 효과 (Effect of Gas Bypass at Turbine Inlet on Design of a Pressurized Solid Oxide Fuel Cell / Gas Turbine Hybrid System)

  • 박성구;손정락;김동섭
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제11권1호
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    • pp.33-39
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    • 2008
  • Hybrid power generation systems combining a solid oxide fuel cell and a gas turbine is promising due to their high efficiency. In the pressurized hybrid system, the operating condition of the gas turbine may play a critical role in designing the hybrid system. In particular, prevention of surge of the compressor can be a critical issue. The existence of fuel cell between the compressor and the turbine may cause an additional pressure loss and thus compressor operating points tend to approach the surge if the original turbine inlet temperature is pursued. In this study, bypassing some of the turbine inlet gas directly to the turbine exit side is simulated. Its effects on suppressing the surge problem and change in performance characteristics are discussed.

100kW급 MCFC용 계통연계형 전력변환기 개발 (The Development of Power Conditioning System for 100kw MCFC Systems)

  • 정홍주;정준모;서인영;임희천;김도형
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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    • pp.55-57
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    • 2005
  • This paper presents the development and performance of a power conditioning system (PCS) for application to a 100kw Molten Carbonate Fuel Cell. (MCFC) generation system. The MCFC generation system is a part of a four year government funded research project that began in 2001. This paper presents the results of operation connected to an actual fuel cell stack at a field demonstration site. and this paper shows various tests and performance verification of the 100kW PCS using a simulated DC source.

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Power Sharing and Cost Optimization of Hybrid Renewable Energy System for Academic Research Building

  • Singh, Anand;Baredar, Prashant
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제12권4호
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    • pp.1511-1518
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    • 2017
  • Renewable energy hybrid systems look into the process of choosing the finest arrangement of components and their sizing with suitable operation approach to deliver effective, consistent and cost effective energy source. This paper presents hybrid renewable energy system (HRES) solar photovoltaic, downdraft biomass gasifier, and fuel cell based generation system. HRES electrical power to supply the electrical load demand of academic research building sited in $23^{\circ}12^{\prime}N$ latitude and $77^{\circ}24^{\prime}E$ longitude, India. Fuzzy logic programming discover the most effective capital and replacement value on components of HRES. The cause regarding fuzzy logic rule usage on HOMER pro (Hybrid optimization model for multiple energy resources) software program finds the optimum performance of HRES. HRES is designed as well as simulated to average energy demand 56.52 kWh/day with a peak energy demand 4.4 kW. The results shows the fuel cell and battery bank are the most significant modules of the HRES to meet load demand at late night and early morning hours. The total power generation of HRES is 23,794 kWh/year to the supply of the load demand is 20,631 kWh/year with 0% capacity shortage.