• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.291-300
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• 2004

Performance of PEMFC is affected by many factors such as that of MEA, configuration of flow field, operating conditions, humidification, cooling and so on. In this study, in order to improve the performance of fuel cell, a small area fuel cell stack was made and its performance was tested under various operating conditions. Stack consists of 3 single PEM fuel cells. Channel is serpentine type and the active area of the electrode is $50cm^2$. The test results show that the peak power is 60W at $70^\circ{C}$ of stack temperature with humidification condition.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2839-2844
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• 2008

A PEMFC(proton exchange membrane fuel cell) is a good candidate for residential power generation to be cope with the shortage of fossil fuel and green house gas emission. The attractive benefit of the PEMFC is to produce electric power as well as hot water for home usage. Typically, thermal management of vehicular PEMFC is to reject the heat from the PEMFC to the ambient air. Different from that, the thermal management of PEMFC for RPG is to utilize the heat of PEMFC so that the PEMFC can be operated at its optimal efficiency. In this study, dynamic thermal management system is modeled to understand the response of the thermal management system during dynamic operation. The thermal management system of PEMFC for RPGFC is composed of two cooling circuits, one for controling the fuel cell temperature and the other for heating up the water for home usage. Dynamic responses and operating strategies of the PEMFC system are investigated during load changes.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.309-317
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• 2011

연료의 물리의 특성에 따른 직접탄소 연료전지(Direct Carbon Fuel Cell)성능해석을 위해 국내 화력발전소에서 사용되고 있는 석탄 중에서 역청탄(Shenhua coal), 아역청탄(Adaro coal) 각 1종 및 순수한 탄소성분들의 결정체인 탄소 입자(Carbon particle)를 연료로 사용하여 DCFC시스템의 성능변화를 분석하였다. 연료의 물리적 특성에 따른 DCFC의 성능해석을 위해 SEM, XRD 및 BET 분석을 통해 연료의 물리적 특성(표면적, 기공의 크기, 결정립의 크기 및 구조, 구성성분)을 분석하였다. 직접탄소 연료전지는 873 K 이상의 온도에서 작동하는 고온형 연료전지이기 때문에, 성능 해석은 원탄(Raw coal)보다는 일정온도에서 탈휘발 과정이 끝난 촤의 물성 분석이 더욱 중요하다. SEM, XRD 및 BET 분석을 통한 물리적 특성 분석결과를 바탕으로 성능측정 결과를 비교분석한 결과, 연료의 탄소 함량 보다는 표면적과 기공체적이 연료 전지의 성능에 큰 영향을 미치게 되며, 원탄의 물성보다는 촤 상태의 물성에 더 많은 영향을 받는다. 또한 연료전지의 성능은 작동 온도에 영향을 받으며, 온도가 상승함에 따라 성능도 상승하게 된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2198-2203
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• 2008

Hydrogen which can be produced through reforming process of hydrocarbon fuel is supplied into anode side of fuel cell system. In the fuel cell, only 70% of hydrogen is consumed through electrochemical reaction and 30% hydrogen passed by as anode off gas. When electrical output of fuel cell is within range of 1.0 to 3.0kW, burner for the reformer uses only anode off gas. And it uses mixture gas of anode off gas and LNG within range of 3.5 to 5.0kW in electrical output. CHEMKIN 4.1 program's Premixed code was used for calculating the properties of each gas. Results show that burning velocity and adiabatic flame temperature are 34.4cm/s, 1681.7K at equivalence ratio 0.8 within range of 1.0kW to 3.0kW and for cases of 3.5kW, 5.0kW, of electrical output, burning velocity and adiabatic flame temperature represent 30.5, 29.8cm/s and 1722.8, 1750K respectively. CO shows the lowest emission index at equivalence ratio 0.8 and NOx reveals the highest emission index at equivalence ratio 1.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.503-512
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• 2012

There is a new power generation system such as direct coal fuel cell (DCFC) with a solid oxide electrolyte operated at relatively high temperature. In the system, it is of great importance to feed coal continuously into anodic electrode surface for its better contact, otherwise it would reduce electrochemical conversion of coal. For that purpose, it is required to improve the electrochemical conversion efficiency by using either rigorous mixing condition such as fluidized bed condition or just by recirculating coal particle itself successively into the reaction zone of the system. In this preliminary study, we followed the second approach to investigate how significantly particle recycle would affect the coal conversion efficiency. As a first phase, coal conversion was analyzed and evaluated from the thermochemical reaction of carbon with air under particle recirculating condition. The coal conversion efficiency was obtained from raw data measured by two different techniques. Effects of temperature and fuel properties on the coal conversion are specifically examined from the thermochemical reaction.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권1호
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• pp.112-119
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• 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.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.24-27
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• 2016

본 연구에서는 연료전지 중 발전효율이 50% 이상으로 가장 높고 가정용(1~10kW급) 시스템으로 필요성이 높아지고 있는 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)에 대한 평가시스템을 설계하여 최적의 평가성능을 구현코자 하였다. 최적의 연료전지 평가시스템을 구현하기 위하여 전처리 및 반응조건 제어를 위한 온도제어모듈, 반응물에 대한 유량제어모듈, 전자부하기 등을 구현하였다. 온도제어모듈은 K형 서머커플을 사용하여 운전온도인 $750^{\circ}C$에서 $1^{\circ}C$이내의 정밀도 구현이 가능토록 설계하였고, 가스의 양이 일정하게 유지하기 위한 가습기 구조를 설계하였으며, 송풍기 및 히터의 정밀제어가 가능하도록 위상제어보드를 설계하여 적용함으로서 목표성능을 구현하였으며, 전자부하기는 방전방식으로 정전압, 정전류, 정저항 모드와 아날로그 입력과 출력모듈에 별도의 DC-DC 컨버터를 사용하여 오류를 최소화하였다. 구현한 평가시스템의 성능을 측정한 결과 스택전압은 80V에서 0.15%, 스택전류는 100A에서 0.1%의 정밀제어가 가능함을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권10호
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• pp.589-595
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• 2007

Physical properties of sputtered YSZ thin film electrolytes on anode thin film by spray pyrolisis has been investigated to realize the porous electrode and dense electrolyte multilayer structure for micro solid oxide fuel cells. It is shown that for better crystallinity and density, YSZ need to be deposited at an elevated temperature. However, if pure NiO anode was used for high temperature deposition, massive defects such as spalling and delamination were induced due to high thermal expansion mismatch. By changing anode to NiOCGO composite, defects were significantly reduced even at high deposition temperature. Further research on realization of full cells by processing hybridization and cell performance characterization will be performed in near future.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.813-819
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• 2011

본 연구에서는 연료전지자동차의 초경량 복합재료 수소 탱크에 대한 수소 충전 특성을 파악하고, 충전 조건에 따른 수소 탱크의 안전성을 확인하기 위해 플라스틱 라이너를 사용하는 Type 4 수소 탱크와 알루미늄 라이너를 사용하는 Type 3 수소 탱크에 대해 수소 충전 시, 수소 탱크 내부의 가스 온도 및 압력 변화, 라이너 및 복합재료 층의 온도 변화 등을 측정하여 그 특성을 고찰하였다. 그 결과 충전 속도가 증가함에 따라 탱크 내부 가스의 온도가 증가하였고, 탱크 내부 가스의 온도 분포가 다르게 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제3권4호
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• pp.191-195
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• 2000

교류 임피던스법을 사용하여 온도, 부하전위 및 전극내 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지의 산소전극 반응의 특성을 연구하였다. $105wt.\%$ 인산에서 산소 전극의 임피던스 거동은 전극 계면 저항, 전극 계면 캐패스턴스 및 전해질 저항으로 이루어진 간단히 회로로 특징지어지고, 이것으로부터 구한 인산의 전기전도도는 $130\~190^{\circ}C$의 온도범위에서 0.31-0.47 S/cm 로 나타났다. 부하전위와 온도가 증가함에 따라 산소극의 계면저항은 감소하였으나 산소극의 계면 캐패스턴스는 증가하였으며, 이것은 산소극의 반응속도와 전극의 계면 임피던스가 직접적인 관계를 가진다는 것을 의미한다. 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지 단전지의 성능을 조사하여 임피던스 측정결과와 비교하였으며, $40wt.\%$에서 최대 성능을 나타내었고, 이것은 산소극의 계면 임피던스 값이 최적 상태를 나타내었기 때문인 것으로 판단되며, 이러한 결과들이 전극의 3상계면 상태와 연관지어 토의되었다.