Korea Electric Power Corporation (KEPCO) started a fuel cell project to develop alternative sources of electric power because of the rapid increase in power demand and global environmental problems. For the development of a molten carbonate fuel cell (MCFC), KEPCO started the project in 1993 to develop a 2 kW MCFC system and finished it at the end of 1996. In this project, $ASPEN^+$ was utilized to design the 2 kW MCFC generation system. Based on this simulation, a power generation system was designed and installed for operation and a long term test of internally manifolded 2 kW class MCFC stack. This stack has 20 cells with an effective electrode area of $1000\;cm^2$. It was run at 0.84 V and $150\;mA/cm^2$ and was operated for more than 3,250 hours continuously. This paper describes the system configuration and its control and measurement units. An analysis of the stack performance, the effect of gas utilization ratio, and the stack performance requirements are also discussed.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.1
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pp.81-88
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2007
In this paper, a new single-phase utility-interactive inverter system for residential power generation with fuel cell is proposed. The proposed inverter system is not only capable of working in both stand-alone and grid-connected mode, but also ensures smooth and automatic transfer between the two modes of operation. The proposed control method has little steady-state error and good transient response characteristic. Also, the control method can be implemented using low-cost, fixed point DSP since it has simpler structure, smaller amount of calculation, and smaller number of sensors. The controller for the proposed utility-interactive inverter system is described, and the validity is verified through simulation and experiment.
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2007.05a
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pp.235-240
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2007
A large power fuel cell generation system needs a parallel operation of de-de boost converter. Therefore, this paper proposed parallel operation algorithms of de-de boost converters for the large scale fuel cell generation system of 250[kW] and the operating principle along with the control method in detail. This paper uses a maximum current sharing method as a parallel operation method and also the phase shift full bridge de-de converter as a de-de boost converter. Simulation and experimental results on two prototype converter modules of 500W show that the parallel operation method can be applied to the 250[kW] power converter.
KEPRI (Korea Electric Power Research Institute) has studied planar type solid oxide fuel cell (SOFC) stacks using anode-supported cells and kW class co-generation systems for residential power generation. In this work, a 1 kW SOFC system consisted of a hot box part, a cold BOP (balance of plant) part, and a hot water reservoir. The hot box part contained a SOFC stack made up of 48 cells, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchangers. Thermal management and insulation system were especially designed for self-sustainable operation in that system. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap, and system control units. When the 1 kW SOFC stack was tested using hydrogen at $750^{\circ}C$, the stack power was about $1.2\;kW_e$ at 30 A and $1.6\;kW_e$ at 50 A. Turning off an electric furnace, the SOFC system was operated using hydrogen and city gas without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about $1.3\;kW_e$ with hydrogen and $1.2\;kW_e$ with city gas respectively. The system also recuperated heat of about $1.1\;kW_{th}$ by making hot water.
Kim, Sung-Chul;Park, Min-Su;Jung, Seung-Hun;Yoon, Seok-Ho;Kim, Min-Soo
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2005.11a
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pp.545-548
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2005
There is a close relation between the heat generation in the fuel cell stack and the fuel cell performance. In PEM fuel Gell vehicles, the stack coolant temperature is about $65^{\circ}C$, which is far lower than that for general automobile engine. Therefore, it is hard to release heat generated in the stack by using a radiator of limited size because of the reduced temperature difference between the coolant and the ambient air. In this study, indirect stack cooling system using $CO_2$ heat pump was designed and its stack cooling performance in releasing heat to the ambient was investigated. This work focuses on a series of processes that grasp the relation among the fuel cell power, the radiator capacity and the stack temperature. The purpose of this work is to find out a way to properly release sufficient amount of heat through the finite sized radiator, so that the stack power general ion can not be deteriorated due to the stack temperature increase. The optimization between the compressor power consumption and the fuel cel1 output power can be carried out to maximize the performance of fuel cell system.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.50
no.6
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pp.265-274
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2001
Recently, the operation of power systems has become more difficult because the peak demand load is increasing continuously and the daily load factor is getting worse and worse. Also, the consideration of deregulation and global environment in electric power industry is required. In order to overcome those problems, a study on the planning and operation in power systems of dispersed generating sources such as fuel cell systems, photovoltaic systems and wind power systems, has been performed energetically. This paper presents a method for determining an optimal operation strategy of dispersed co-generating sources, especially fuel cell generation systems, considering thermal supply as well as electric power supply. In other words, the optimal operation of those sources can be determined easily by the principle of equal incremental fuel cost and the thermal merit of those sources can be also evaluated quantitatively through Kuhn-Tucker's optimal conditions. In additions, an priority method using the comparison of total cost at the peak load time interval is presented in order ot select the optimal locations of those sources. The validity of the proposed algorithms is demonstrated using a model system.
In this paper, the two-stage DC-DC converter is proposed to make the control simple and to boost the low input voltage in the fuel cell generating system. The low efficiency of the conventional power converter is caused by a characteristic of the low-voltage and high-current in the fuel cell generating system. High-frequency transformer is needed to block the noise and to guarantee the safety of cell and load as a magnetically insulation. The proposed two-stage DC-DC converter for a fuel cell generation is more efficient than the traditional one-stage converter and easy to control. The design of a high-frequency transformer is also simple. Finally, the utility of the proposed converter is proved by the simulations and experiments.
In this study paper, a 3[kW] Fuel Cell Generation (FCG)system with Fuel Cell(FC)simulator has been proposed. The developed FC simulator generates the actual voltage and current output characteristics of the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), so that the overall performance and the dynamics of the proposed system could be effectively examined and tested. In this paper, at first, the system configuration and operational principle of the developed FC simulator has been investigated and the design process of the FCG system is explained in detail. In addition, the validity of the proposed system has been verified by the informative simulation and experimental results.
Kang, Hyun-Soo;Choe, Gyu-Yeong;Lee, Byoung-Kuk;Hur, Jin
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.3
no.3
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pp.408-421
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2008
In this paper, the parallel operation for a FC generation system is introduced and designed in order to increase the capacity for the distributed generation of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) system. The equipment is the type that is used by parallel operated PEMFC generation systems which have two PEMFC systems, two dc/dc boost converters with shared dc link, and a grid-connected dc/ac inverter for embedded generation. The system requirement for the purpose of parallel operated generation using PEMFC system is also described. Aspects related to the mechanical (MBOP) and electrical (EBOP) component, size, and system complexity of the distributed generation system, it is explained in order to design an optimal distributed generation system using PEMFC. The optimal controller design for the parallel operation of the converter is suggested and informative simulations and experimental results are provided.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.19
no.2
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pp.211-217
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2016
The fuel cell based auxiliary power unit (APU) is promising for power source of armed vehicles due to its silence and high efficiency. Especially, the on board hydrogen generation and fed to fuel cell system was core technology of this power system. In this study, we analyzed the performance of the Auto thermal reactor (ATR) that produce the hydrogen from the fuel, integrated High temperature polymer electrolyte fuel cell (HT-PEFC) by Aspen plus software. The fuel was designed as a n-dodecane for analysis of military fuel (JP-8).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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