• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2003.11a
• /
• pp.460-465
• /
• 2003

The modeling of PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell system consisting of fuel cell stack and BOP (Balance of Plant) is presented in this paper. The effects of temperature, pressure (air, hydrogen), and humidity on the fuel cell system performance were mainly investigated using thermo-dynamical and electro-chemical equations. To understand the power distribution characteristics of fuel cell system, the effects of operating temperature and air pressure on maximum power and system power were also demonstrated. Through this study, we can get the basic insight into the fuel cell stack and BOP component sizing and it can be used effectively for the optimization of the practical fuel cell systems in purpose.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
• /
• v.14 no.3
• /
• pp.236-246
• /
• 2003

This paper focuses on developing a model of a PEM fuel cell stack and to integrate it with realistic model of the air supply system for fuel cell vehicle application. The fuel cell system model is realistically and accurately simulated air supply operation and its effect on the system power and efficiency using simulation tool Matlab/Simulink. The Peak performance found at a pressure ratio of 3, and it give a 15mV increase per cell. The limit imposed is a minimum SR(Stoichiometric Ratio) of 2 at low fuel cell load and 2.5 at high fuel cell load.

• Prospectives of Industrial Chemistry
• /
• v.22 no.4
• /
• pp.1-12
• /
• 2019

최근 전 세계적으로 이상화탄소 배출규제에 대응하기 위해 신에너지를 동력원으로 하는 자동차에 관심이 증가하고 있다. 그중 이온 교환막 연료전지(PEMFC)는 내연기관을 대신에 자동차 동력원으로 많이 사용되어지고 있으며 양산화를 위한 노력을 전 세계적으로 하고 있다. 하지만 이러한 수소 자동차가 시장과 소비자의 요구 조건을 충족하기 위해서는 내구성을 개선하여야 한다. 현재 선진사들을 중심으로 수소 자동차의 내구성을 개선하기 위해 노력하지만, 대부분 실험적 방법으로 내구성의 분석 및 평가를 수행하고 있다. 하지만, 이러한 방법은 비용과 시간이 많이 들기 때문에 경제적이지 못하다. 본 기고문에서는 내구성에 영향을 받는 인자, 연료전지 시스템 내구성을 예측하고 평가할 수 있는 수소 자동차 내구성 모델 개발에 필요한 수식에 관한 연구, 그리고 내구성 개선을 위한 해석적 방법(simulation)에 관한 연구 동향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.05a
• /
• pp.265-269
• /
• 1998

고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 10$0^{\circ}C$ 미만의 온도에서 작동되며 구조가 간단하여 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 아주 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. (중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 2003.05a
• /
• pp.649-653
• /
• 2003

일반적으로 연료전지에는 알카리형(AFC)과 인산형(PAFC), 고분자형 연료전지(PEMFC) 등과 같이 비교적 저온에서 동작되는 연료전지와 고온형으로 $650^{\circ}C$에서 정온 동작되는 용융탄산염형 연료전지(MCFC)와 운전온도가 약 500~100$0^{\circ}C$로 폭넓게 적용될 수 있는 고체산화물 연료전지(혹은 고체전해질 연료전지, Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)가 있다.(중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.05a
• /
• pp.233-238
• /
• 1999

고분자 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)) 시스템은 연료전지 스택, 연료공급부, 공기공급부, 냉각부, 운전 제어부, 전자부하 및 데이터 획득부 그리고 인버터 등으로 구성된다. 이 가운데 가장 중요한 구성요소인 고분자 연료전지 스택의 성능은 전극과 전해질막 접합체의 성능뿐만 아니라 스택의 구조와 유로형상에도 크게 의존한다. 따라서 보다 고성능의 전해질막과 전극을 개발하고 소형화, 경량화가 가능한 스택의 구조와 유로형상을 찾는 것이 고분자 연료전지 스택의 개발에 있어 매우 중요하다.(중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.11a
• /
• pp.89-93
• /
• 1999

연료전지는 전기화학 반응에 의해서 전기와 열을 생산하는 발전장치로서 Carnot's 효율에 제한 받는 기존 연소기관보다 높은 효율의 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있어 이에 대한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되어 오고 있다. 그 중에서도 특히 고분자 연료전지는 전해질 누출이 없고 낮은 온도에서 작동하며 부식이 없을 뿐 아니라 stack 디자인의 간편성, 큰 압력차에 대한 내구성, 긴 수명 등의 장점으로 인하여 자동차나 이동전원에 가장 적합한 장치로 평가되고 있다.(중략)

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.150-155
• /
• 2012

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) stack power output is needed to be approximately 100 kW to meet the requirements of automotive applications. In order to secure the electric safety for drivers, passengers and mechanics, it is very important to understand phenomena of an electric insulation in a fuel cell vehicle. In this study, we studied the electric insulation properties and the insulation resistance of stack, system and vehicle in the field of fuel cell was estimated at the applied voltage of 500 V, respectively. Also we discussed the insulation factors such as the conductivity of coolant, the element of vehicle design and the intrinsic resistance of the vehicle components.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.06a
• /
• pp.239-242
• /
• 2005

고분자 전해질형 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 가습에 소요되는 부품을 일부라도 제거할 경우 연료전지의 효율은 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으며, 정확한 data의 수집과 시험장비의 자동제어를 위하여 National Instrument사의 compact field point (cFP)를 사용하였다. 무가습 실험 중 stack의 안정성 측면을 고려하기 위하여 수소연료가 부족하거나 갑작스런 voltage drop이 발생할 경우 LabVIEW logic에 의한 stack 보호용 자동차단 시스템을 구현하였다. Humidifier와 heater의 온도를 조절하여 공급유체의 상대습도 및 온도를 각각 조절하였으며, 이에 필요한 이론적 온도는 Antoine equation을 사용하여 산정하였다. Anode와 cathode 양측 $100\%$ 가습 경우를 기준으로 가습량을 조절하면서 실험을 수행하였으며 성능 차이를 그래프로 도시하여 양측의 변화에 대한 영향을 볼 수 있도록 하였다. Stack의 온도가 $70^{\circ}C$이고 양측 무가습일 경우에 성능 측정이 불가능하여 stack의 온도를 저온에서부터 변화시키면서 무가습 성능을 실시간으로 측정하여 보았다 일반적으로 hydronium ion은 anode측에서 cathode측으로 계속 이동하여야 전기를 생성할 수 있으므로 cathode측 무가습이 anode측 무가습보다 성능이 더 잘 나오는 것으로 예측하였으나 이와 반대되는 경향의 실험 결과를 얻었다. Anode측 무가습과 cathode측 무가습의 standard deviation은 anode 무가습일 경우가 크게 발생하였고 양측 무가습일 경우는 stack의 온도가 높을수록 크게 관찰되었다. 이와 같은 현상은 공기중의 상대습도와 back diffusion등에 영향을 받을 수 있으므로 각종 변수들의 영향을 분리하여 관찰할 수 있는 실험을 수행중에 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.51 no.3
• /
• pp.370-375
• /
• 2013

We analyze the effects of CO poisoning and air bleeding on the performance of a PEM (polymer electrolyte membrane) fuel cell stack fabricated using commercial MEA (membrane electrode assembly). Dynamic response data from the experiments on the performance of a stack are identified by obtaining steady-state gains and time-constants of the first-order system model expressed as a first-order differential equation. It is found that the cell voltage of the stack decreases by 1.3-1.6 mV as the CO concentration rises by 1 ppm. The time elapsed to reach a new steady state after a change in the CO concentration is shortened as the magnitude of the change in the CO concentration increases. In general, the steady-state gain becomes bigger and the time-constant gets smaller with increasing the air concentration (air-bleeding level) in the reformate gas to restore the cell voltage. However, it is possible to recover 87%-96% of the original cell voltages, which are measured with free of CO, within 1-30 min by introducing the bleed air as much as 1% of the reformate gas into the stack.