• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제3권2호
• /
• pp.55-62
• /
• 1992

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지의 각 구성요소에서 발생하는 분극현상을 조사하였다. 기준 전극을 부착한 단위전지를 제작하고 전류단락법을 이용하여 전지의 내부저항에 의한 전압손실 및 그이외의 과전압을 측정하였다. $150mA/cm^2$의 전류밀도에서 anode의 과전압은 60mV이하였으나 cathode의 과전압은 130mV 정도로 크게 나타났으며, 전지의 내부저항에 의한 과전압도 170mV정도로커서 cathode의 성능 개선 빛 내부저항의 감소가 필요함을 알았다. 박막 모델을 사용하여 전극의 과전압을 실험치와 근접하게 예측할 수 있었으며, 전극 전해질 계면의 면적 및 전해질 박막의 두께를 조절하여 과전압이 최소가 되도록 전극의 구조를 조절하는 것이 매우 중요함을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제14권3호
• /
• pp.540-546
• /
• 2004

We deviced a new graphite-Mn(II) electrode and found that the modified electrode with Mn(II) can catalyze NADH oxidation and $NAD^+$ reduction coupled to electricity production and consumption as oxidizing agent and reducing power, respectively. In fuel cell with graphite-Mn(II) anode and graphite-Fe(III) cathode, the electricity of 1.5 coulomb (A x s) was produced from NADH which was electrochemically reduced by the graphite-Mn(II) electrode. When the initial concentrations of pyruvate and acetaldehyde were adjusted to 40 mM and 200 mM, respectively, about 25 mM lactate and 35 mM ethanol were produced from 40 mM pyruvate and 200 mM acetaldehyde, respectively, by catalysis of ADH and LDH in the electrochemical reactor with $NAD^+$ as cofactor and electricity as reducing power. By using this new electrode with catalytic function, the bioelectrocatalysts are engineered; namely, oxidoreductase (e.g., lactate dehydrogenase) and $NAD^+$ can function for biotransformation without electron mediator and second oxidoreductase for $NAD^+$/NADH recycling.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.401-412
• /
• 2013

The paper is to study on the simulation of the micro/macroscale thermo-electrochemical model of a single cell of anode-supported SOFC with direct internal reforming. The coupled heat and mass transport, electrochemical and reforming reactions, and fluid flow were simultaneously simulated based on mass, energy, charge conservation. The micro/macroscale model first calculates the detailed electrochemical and direct internal reforming processes in porous electrodes based on the comprehensive microscale model and then solve the macroscale processes such as heat and mass transport, and fluid flow in SOFCs with assumption of fully-developed flow in gas channel. The simulation results evaluate the overall performance by analyzing distributions of mole fraction, current density, temperature and microstructural design in co/counter flow configurations.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
• /
• pp.2070-2075
• /
• 2004

Performance of a solid oxide fuel cell (SOFC) can be enhanced by converting thermal energy of its high temperature exhaust gas to mechanical power using a micro gas turbine (MGT). A MGT plays also an important role to pressurize and warm up inlet gas streams of the SOFC. In this study, the influence of performance characteristics of the tubular SOFC on the hybrid power system is discussed. For this purpose, detailed heat and mass transfer with reforming and electrochemical reactions in the SOFC are mathematically modeled, and their results are reflected to the performance analysis. The analysis target is 220kWe SOFC/MGT hybrid system based on the tubular SOFC developed by Siemens-Westinghouse. Special attention is paid to the ohmic losses in the tubular SOFC counting not only current flow in radial direction, but also current flow in circumferential direction through the anode and cathode.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.419-424
• /
• 2010

The 125kW external reforming (ER) type molten carbonate fuel cell (MCFC) system for developing a commercial prototype has been operated at Boryeong thermal power plant site since the end of 2009. The system consists of 125kW stack with $10,000 cm^2$ effective area, mechanical balance of plant (MBOP) with anode recycle system, and electrical balance of plant (EBOP). The 125kW MCFC stack installed in December, 2009 has been operated from January, 2010 after 20 days pre-treatment. The stack open circuit voltage (OCV) was 214V at initial load operation, which approaches the thermodynamically theoretical voltage. The stack voltage remained stable range from 160V to 180V at the maximum generating power of 120 kW DC. The stack has been operated for 3,270 hours and operated at rated power for 1,200 hours.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권6호
• /
• pp.571-576
• /
• 1998

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지용 분리판으로서 오스테나이트계 스테인레스강 중, 310S를 사용하여 용융염 전해질 및 양극측 분위기에서 부식거동, 부식생성물의 형성과정 및 기구에 관한 고찰을 실시하였다. 분리판의 부식 진행과정은 부식반응 이후 안정 부식생성물이 형성되기까지 빠른 부식이 진행되는 부식생성물 형성단계와 안정 부식생성물 형성 후 보호파괴가 일어나기 까지의 부식 억제단계, 그리고 보호파괴 이후 부식이 다시 증가되는 부식 진행단계의 3단계 과정을 경유하며 진행하였다. 분리판 내 원소들의 농도분포는 부식생성물 형성영역에서는 Fe가, 부식 방어영역에서는 Cr이, 그리고 Ni은 Cr 고갈영역과 기지 안쪽에서 높게 형성되었다. 또한 양극측에서 분리판은 전해질의 이온화에 의한 부식이 주된 부식기구였으며, 최종 부식생성물은 $LiFeO_2$와 $LiCrO_2$였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
• /
• 제7권1호
• /
• pp.161-165
• /
• 2021

In general, SOFCs mainly use Ni-YSZ cermet, a mixture of Ni and YSZ, as an anode material, which is stable in a high-temperature reducing atmosphere. However, when SOFCs have operated at a high temperature for a long time, the structural change of Ni occurs and it results in the problem of reducing durability and efficiency. Accordingly, a development of a new anode material that can replace existing nickel and exhibits similar performance is in progress. In this study, SrTiO₃, which is a perovskite-based mixed conductor and one of the candidate materials, was used. In order to increase the electrical conduction properties, Y_0.08Sr_0.92Fe_0.3Ti_0.7O₃, doped with 0.08 mol of Y³⁺ in Sr-site and 0.03 mol of transition metal Fe³⁺ in Ti-site, was synthesized and its chemical diffusion coefficient and reaction constant were measured. Its electrical conductivity changes were also observed while changing the oxygen partial pressure at a constant temperature. The performance as a candidate electrode material was verified by predicting the defect area through the electrical conductivity pattern according to the oxygen partial pressure.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.27-34
• /
• 2023

고체 산화물 연료전지의 연료로 암모니아를 사용하는 것은 고효율, 환경 친화성, 보관 및 운송의 용이성으로 인해 주목받고 있다. 암모니아 활용 SOFC 시스템의 효율을 더욱 높이려면 시스템의 비효율적인 구성 요소를 이해해야 하며 이를 위해 엑서지 분석을 수행하였다.본 연구에서는 단순 연료전지 시스템(FC), 연료극 재순환 시스템(RC-FC) 및 수분 제거 재순환 시스템(RC-WR-FC)의 세 가지 시스템에 대해 엑서지 분석을 수행하였다. FC, RC-FC 및 RC-WR-FC의 엑서지 효율은 각각 48.7%, 51.6% 및 58.4%이었으며, 세 시스템 모두에서 SOFC 스택은 엑서지 파괴의 주요 원인이었다. 또한 버너, 공기 열 교환기 및 냉각기/응축기와 같이 낮은 효율을 가진 부품들을 재구성한다면 효율을 높일 수 있다.

• 유기물자원화
• /
• 제21권1호
• /
• pp.39-44
• /
• 2013

본 연구에서는 수평 흐름 미생물 연료전지에서 유체 흐름이 전력 수율에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 산화전극 반응조의 바닥에 아크릴 막대를 설치하여 각각 4가지 유체의 흐름을 유도하였다. 각 반응조 형상에 따라 최대전력수율을 평가하였으며 추적자 실험을 통해 유체 흐름을 해석하였다. 분극 곡선 실험 결과 반응조별 최대 전력수율은 case 1, 2, 3 및 4에서 각각 95.7, 129.1, 190.9 및 $114.2mW/m^2$로 나타났다. 좌우 도류벽을 설치하여 S 형태의 유체 흐름을 유도한 case 3 반응조에서 가장 높은 전력이 생산되는 것으로 나타났다. 추적자 실험의 Morrill 분산지수 값에 따르면 case 4 반응조의 경우 반응조 전체에 기질이 골고루 분포하여 미생물 활성을 높일 수 있을 것으로 나타났다. 그러나 월류 현상에 의해 안정적인 운영을 할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서 case 3 반응조의 경우 안정적인 운영 및 높은 전력수율을 얻을 수 있으므로 미생물 연료전지로 이용하기에 효과적일 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권7호
• /
• pp.765-772
• /
• 2015

본 연구는 SOFC/GT(Solid Oxide Fuel Cell/Gas Turbine)시스템의 SOFC 스택으로 공급되는 공기, 메탄 및 물의 유량변화에 따른 SOFC/GT시스템의 온도, 스택 출력 및 시스템 효율의 특성에 관하여 조사하였다. 이 때 SOFC 스택의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스 온도는 외부 열원의 추가 없이 시스템에서 배출되는 배기가스를 활용하여 일정하게 유지하였다. 그 결과 본 연구의 범위 내에서 외부 열원의 추가 없이 SOFC/GT시스템의 배기가스를 활용하여 SOFC 스택으로 공급되는 애노드 및 캐소드 가스 공급온도를 1000(K)로 일정하게 유지하는 것이 가능하였다. 시스템 효율은 공급 공기 유량은 많을수록, 공급 메탄 유량은 적을수록 높아짐을 알 수 있었고, 터빈으로 공급되는 배기 가스의 유량이 시스템 효율에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, SOFC/GT시스템의 운전 조건에 따라서 SOFC 스택 효율은 51~57%, 시스템 효율은 57~73%의 값을 얻을 수 있었다.