• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.593-601
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• 2011

다양한 작동 조건에서 고분자 전해질형 연료전지의 성능 변화를 예측하기 위한 해석 프로그램을 구성하여 열관리가 시스템의 성능에 미치는 영향을 해석하였다. 전체 시스템은 연료전지 스택, 공기공급계, 연료공급계, 열 관리계로 구성 되었으며 각 구성부의 설계점을 고려하여 열역학적 모델링을 적용 하였다. 외기온 변화와 냉각 시스템의 성능 변화에 따라 연료전지 스택의 온도 및 출력 변화가 예상되므로 탈설계 해석을 하여 전체 시스템의 성능 변화를 예측하였다.

• 공업화학
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• 제19권1호
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• pp.86-91
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• 2008

다양한 고무 충전제가 연료전지 스택용 가스켓의 재료로서의 적합성 및 스택체결에 있어 미치는 영향을 살펴보기 위하여, 카본블랙 및 실리카계 충전제를 사용하여 고무를 배합하였다. 이렇게 배합된 고무재료를 PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell)의 구동환경을 고려하여 열과 상대유에 대한 장기평가를 실시하였다. 가스켓에 가장 요구되는 압축 영구 줄음율은, 1000 h까지의 장기평가에서도 15% 이하의 우수한 특성을 보였다. 다양한 충전제를 사용한 배합한 고무재료로 가스켓을 제작하고, 체결시 가스켓과 가스켓 사이의 밀봉력을 FEM (finite element method)을 실시하여 최소 0.2 MPa에서 최대 2.5 MPa일 것으로 예측되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.100.1-100.1
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• 2011

Electrochemical impedance spectroscopy(EIS) are using widely as a useful technique mainly in the field of electrochemical for the analysis of electrode reactions or characteristics of the composites. The response analysis of the systems technique provides comprehensive informations about the characteristic and structure of complex and internal reaction. The EIS is the method to measure impedance of the measurement target classified by the frequency, it select the equivalent impedance model to give same response from the result and it calculate the parameter. Therefore, the chemical reaction inside the fuel cell is to modeling to electrical impedance. And as repeating the same experiment in each of the operating point, we can get each different parameter. As a result, we can establish the equivalent impedance model in each operating point. Therefore, if we use these models, we can evaluate the fuel cell without the internal design parameter of the fuel cell as required in existing modeling. The EIS is used typically technique for distinguish status of fuel cell called SOH(State Of Health). When the fuel cell is degradation, Efficiency and health of the fuel cell is reduced because internal impedance is increase. As usage of these principles, we can evaluate state of fuel cell through the impedance analysis of fuel cells. In this study, we are presents EIS distinction system and algorithm for residential fuel cell systems. At the time of the fuel cell installation in the fields, the EIS system and proposed algorithm will be able to apply as technique for efficiency and performance evaluation about fuel cell system.

• 한국표면공학회지
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• 제44권5호
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• pp.226-231
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• 2011

Graphene was coated on STS 316L by electro spray coating method to improve its properties of corrosion resistance and contact resistance. Exfoliated graphite (graphene) was made of the graphite by chemical treatment. Graphene is distributed using dispersing agent, and STS 316L was coated with diffuse graphene solution by electro spray coating method. The structure of the exfoliated graphite was analyzed using XRD and the coating layer of surface was analyzed by using SEM. Analysis showed that multi-layered graphite structure was destroyed and it was transformed into fine layers graphene structure. And the result of SEM analysis on the surface and the cross section, graphene layer was uniformly formed with 3~5 ${\mu}m$ thickness on the surface of substrate. Corrosion resistance test was applied in the corrosive solution which is similar to the PEM fuel cell stack inside. And interfacial contact resistance test was measured to simulate the internal operating conditions of PEM fuel cell stack. The results of measurements show that stainless steel coated with graphene was improved in corrosion resistance and surface contact resistance than stainless steel without graphene coating layer.

• 플랜트 저널
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• 제10권3호
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• pp.45-51
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• 2014

본 연구에서는 기존 가정용연료전지에서 활용이 미약한 중저온의 배열을 건물난방부하에 적용할 수 있도록 온도 안정화 장치를 개발하였으며 이 장치가 기존 난방설비와 연계가 가능하도록 제어시스템을 구축하였다. 연료전지 시스템의 정상작동을 위해서는 연료전지로부터 배출되는 온수의 공급온도가 $60^{\circ}C$이어야 하고 다시 연료전지로 회수되는 작동 유체의 환수온도는 항상 $55^{\circ}C$로 유지하여야 한다. 본고에서는 먼저 스택배열 활용을 극대화하기 위해 CFD 분석을 통해 소형열교환기와 기존 난방설비배관과의 최적 연계장치시스템을 구성하였다. 또한 계절별 난방 수온의 불규칙한 온도변화에 대응하기 위해서 연료전지 스택의 열원과 아파트세대 난방용 환수관을 연결한 온도자동조절 밸브를 사용하여 온도안정화 장치를 개발하였다. 소형열교환기와 통합 활용할 수 있도록 설정된 온수의 온도가 편차 ${\pm}0.5^{\circ}C$ 이내에서 유지되도록 하였다. 이 연구결과를 통해 연료전지인 PEMFC의 배열을 건물난방부하에 활용이 추후 가능할 것으로 예상된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.109-112
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• 2007

In this paper, a mathematical modeling was developed to simulate 1kW class air cooled Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell(PEMFC) system. The proposed modeling was conducted under SIMULINK based environment. The model ing was developed based on the thermodynamic and chemical equilibrium. The objective is to design and implement the entire fuel cell system model ing including the system controller modeling. The fuel cell process and the control system modeling should have to be connected with each other simultaneously， therefore the two types of modeling influences each other when the system simulator run. The fuel cell modeling libraries are simulated using the SIMULINK under the thermodynamic and chemical equilibrium base. The PID controller application was designed and developed to test the process modeling and verify it. This the prototype development of the fuel cell system to design and test more complicate fuel cell systems, like the residential power generation system. The simulation results was compared to the real PEMFC system performance. We have achieved the reasonable accordance with the Lab test and the simulation results.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.114-121
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• 2003

Hydrogen generation system using aqueous $NaBH_4$ solution was developed for feeding small polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). Ru was selected as a catalyst with its high activity for the hydrogen generation reaction. Hydrogen generation rate was measured with changing the solution temperature, amount of catalyst loading, $NaBH_4$ concentration, and NaOH (a base-stabilizer) concentration. A passive air-breathing 2 W PEMFC stack was operated on hydrogen generated using $20wt%\;NaBH_4+5wt%$ NaOH solution and Ru catalyst.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.767-773
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• 2013

본 연구는 높은 압력으로 체결되어 있는 고분자전해질연료전지(PEMFC) 스택의 구성부품중 가장 크게 변형되는 가스확산층(GDL)의 공극률과 기체투과율의 변화를 제시하였다. 압축하중에 따른 체적변화를 실험을 통하여 측정하고 기존에 제시된 관계식을 이용하여 공극률과 기체투과율의 변화을 예측하였다. 또한 물의 배출을 향상시키기 위하여 첨가되는 PTFE 가 압축상태의 GDL 의 공극률과 기체투과율에 미치는 영향을 연구하였다. 물질전달에 직접 영향을 미치는 기체투과율은 PTFE 가 많이 포함된 GDL에서 급격하게 감소하였다. 결과적으로 같은 압축하중으로 체결하는 경우 GDL 의 PTFE 함량에 따라서 공극네트워크를 통한 물질전달은 크게 달라질 수 있다. 본 결과를 이용하면 GDL 에서의 전달현상에 대한 개선된 상관식을 개발할 수 있고 그로 인하여 모델링의 정확성을 향상시킬 수 있다.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.326-334
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• 2010

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 연료가습을 위하여 막 증발법을 적용한 막가습기를 제작하여 특징과 성능을 알아보았다. 막가습기 내부 물의 온도를 $30{\sim}60^{\circ}C$, 연료기체의 유속을 300~3,000 mL/min, 막 가닥수를 10, 50, 100 가닥으로 변화 하였을 때 결과를 dew point로 나타내었다. 그 결과 $60^{\circ}C$일 때 $51.19^{\circ}C$, 900 mL/min일 때 $54.22^{\circ}C$, 100 가닥일 때 $60.03^{\circ}C$로 연료 가습성능이 가장 좋았다. 특히, 막 가습기 물질 전달식의 모델링을 통해 연료전지에 적용할 때 막 가습기 공경 크기에 따른 반응기체의 가습량을 예측하는 것이 가능하였다. 100 W급 스택에 적용하였을 때, 전압과 출력값이 변화되지 않고 안정적으로 작동하였으며 제작한 막 가습기는 기존 기포가습기보다 부피는 훨씬 작으면서도 가습 성능은 우수한 것을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.859-867
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• 2011

The cold start problem is one of major obstacles to overcome for the commercialization of fuel cell vehicles. However, the cold start characteristics of fuel cell systems are very complicated since various phenomena, i.e. ice-blocking, electro-chemical reactions, heat transfer, and defrosting of BOP components, are involved in them. This paper presents a framework to approach the problem at a full stack scale using Axiomatic Design (AD). It was characterized in terms of Functional Requirements (FRs) and Design Parameters (DPs) while their relations were established in a design matrix. Considering the design matrix, the endplates should have low thermal conductivity and capacity without increase in weight or decrease in structural stiffness. Consequently, composite sandwich endplates were proposed and examined both through finite element analyses and experiments simulating cold start conditions. From the examinations, it was found that the composite sandwich endplates significantly contributed to improving the cold start characteristics of PEMFC.