• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.56-63
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• 2017

전세계적으로 수소 충전 스테이션 구축에 많은 투자와 지원을 하고 있는 실정이다. 그러나 수소는 폭발범위가 넓고 확산이 빠른 기체이다. 본 연구에서는 액화수소를 취급하는 소규모~대규모 충전스테이션을 대상으로, 사고시 발생하는 VCE로 인한 피해영향범위를 산출하고, 프로빗 모델을 통해 주변의 인적, 물적 피해를 예측하였다. 더불어, 벤트스택 끝단에서 발생 가능한 Jet fire를 시나리오로 선정하여 최적 높이를 설정하였다. 피해영향범위는 관심과압 6.9kPa을 기준으로 하여, 소규모 저장시설의 경우 8.24m, 중규모 14.10m, 대규모 22.38m이다. 폐출혈로 인한 인체 피해는 소규모와 중규모가 각각 50m, 대규모 100m였으며, 구조물 손상에 따른 피해는 소규모 200m, 중규모 300m 및 대규모 500m이다. 벤트스택의 최적높이는 소규모 4.7m, 중규모 8.8m 및 대규모 16.9m이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.315-323
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• 2021

The air-cooled proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) stacks, which is widely used in small-sized PEMFC, have a problem in that durability is weaker than that of the water-cooled type. Because the cathode is open to the atmosphere and the structural problem of the air-cooled stack, which is difficult to maintain airtightness, is highly likely to form a hydrogen/air boundary during start-up/shut-down (SU/SD). Through the accelerated durability evaluation of the 20 W air-cooled PEMFC stack, the purpose of this study was to find out the cause of the degradation of the stack and to contribute to the improvement of the durability of the air-cooled PEMFC stack. In this study, it was possible to evaluate durability in a relatively short time by reducing 20-30% of initial performance by repeating SU/SD 1,000 to 1,200 times on an air-cooled PEMFC stack. After disassembling the stack, each cell was divided into two and the performance analysis showed that the electrode degradation was more severe in the anode outlet membrane electrode assembly (MEA), which facilitates air inflow as a whole, than in the inlet MEA. It was shown that the cathode Pt was dissolved/precipitated to deteriorate the polymer ionomer inside the membrane.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.12-19
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• 2022

소형 이송형 고분자전해질 연료전지 (PEMFC)에 많이 사용되는 cathode 개방형 PEMFC 스택은 내구성이 약한 문제점이 있다. 13개의 셀로 이루어진 PEMFC 스택의 가속 내구성 평가를 통해 스택의 열화 원인을 찾고 cathode 개방형 스택의 내구성 향상에 기여하고자 하였다. Cathode가 대기에 개방되어 있고, 기밀 유지가 어려운 cathode 개방형 스택의 구조적 문제점 때문에 시동/정지 (SU/SD)시 수소/공기 경계가 형성되어 cathode를 열화시킨다. 본 연구에서는 cathode 개방형 스택에 SU/SD 1,800회 반복 후 초기 성능의 54%가 감소하여 비교적 짧은 시간에 내구성을 평가할 수 있었다. 스택 해체 후 각 셀을 2등분하여 성능분석하였다. 전체적으로 공기 유입이 용이한 anode 출구부 MEA가 유입부 MEA보다 전극 열화가 더 심해서 SU/SD시 수소/공기 경계 형성이 주요 열화 원인임을 확인했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.180-183
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• 2007

CO in the reformed gas for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) has a strong tendency to adsorb on the surface of the catalyst and thus to block the sites that hydrogen needs for reactions. Even part per million levels of CO can cause serious poisoning. This CO poisoning can overcome to bleed trace amounts of air into the anode. In this study, we indicated the alteration of stack performance in various CO concentration and then bled a small amount of air. The performance of stack was reduced by increasing CO amount, and recovered by air bleeding. But the air-bleeding have an impact on performance of anode should be further explored.

• 설비공학논문집
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• 제20권3호
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• pp.197-204
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• 2008

DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) is one of promising candidates for power sources of small mobile IT devices like notebook, cell phone, and so on. Efficient operation of fuel cell system is very important for long-sustained power supply because of limited fuel tank size. It is necessary to investigate operation characteristics of fuel cell stack for optimal control of DMFC system. The generated voltage was modeled according to various operating condition; methanol concentration, stack temperature, and load current. It is inevitable for methanol solution at anode to cross over to cathode through MEA(membrane electrode assembly), which reduces the system efficiency and increases fuel consumption. In this study, optimal operation conditions are proposed by analyzing stack performance model, cross-over phenomenon, and system efficiency.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제11권1호
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• pp.51-54
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• 2007

78개 셀의 전극유효 면적이 $295cm^{2}$인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 스택의 운전특성과 CO 피독에 대한 영향을 조사하였다. 전류밀도 $325mA/cm^{2}$에서 출력 5.4kW를 6시간 유지시키는 동안 셀들의 전압편차는 2.3%로 매우 안정함을 보였다. 개질과정의 부산물로 생성되는 CO는 PEHFC의 성능에 중요한 영향을 끼치는 스택의 주 오염물질중의 하나이다. 시간에 따른 연속적인 CO 피독 실험(5-20ppm)은 스택의 피독과 재생과정의 route를 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.481-491
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• 2017

In this study, we developed 300 W lightweight DMFC system for charging secondary battery in small unit military operation. In order to reduce the volumetric shape and weight of the system considering the environment of the individual soldier's, the arranging of system components has been optimized. A metal bipolar plates made of STS-470FC have been implemented to the DMFC stack to meet the weight demand of the system. As a result of the performance test of the stack, the target value was satisfied by outputting 561 W exceeding 24% of the stack output 450 W required to output 300 W required for the entire system. Moreover, 2,655 hours exceeding 1,000 hours also has been satisfied. To ensure good robustness of the metallic bipolar plate based DMFC stack, finite element method based simulations are conducted using a commercial ANSYS Fluent software.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.14-16
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• 2015

Due to the considerable development of the technology of second generation high-temperature superconductors and a significant improvement in their mechanical and transport properties in the last few years it is possible to use HTS tapes in the magnetic levitation systems. The advantages of tapes on a metal substrate as compared with bulk YBCO material primarily in the strength, and the possibility of optimizing the convenience of manufacturing elements of levitation systems. In the present report presents the results of the magnetic levitation force measurements between the stack of HTS tapes containing $n=2{\div}200$ of tapes $12mm{\times}12mm$ and NdFeB permanent magnet in the FC and ZFC regimes. It was found a non- linear dependence of the levitation force from the height of the array of stack in both modes: linear growth at small thickness gives way to flattening and constant at large number of tapes in the stack. Established that the levitation force of stacks comparable to that of bulk samples. The numerical calculations using finite element method showed that without the screening of the applied field the levitation force of the bulk superconductor and the layered superconductor stack with a critical current of tapes increased by the filling factor is exactly the same, and taking into account the screening force slightly different.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.53-63
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• 1995

차세대의 새로운 발전방식인 용융탄산염형 연료전지 시스템개발 사업중 실용 스택개발을 위하여 전극유효연적이 $100cm^2$ 인 단위전지를 10단 적층한 Cross Flow형 MCFC스택을 제작하고 2성능측정설비를 구성하여 장기운전시험을 실시하였다 연료로는 $H_2/CO_2/H_2O$의 비율을 72%/18%/10% 로 조성한 가스를 이용하고 산화제가스로는 $O_2/CO_2$ 및 $Air/CO_2$ 비율이 33%/67%, 70%/30%가 되는 가스를 이용하여 운전할때의 초기성능 및 15A($150mA/cm^2$) 정부하 상태에서의 장기운전시험시의 전압 강하율을 조사하였다. 운전시간 310시간이 경과된 후의 스택전압은 8.39V이었고 이때의 출력은 125.8W를 보여주었다. 한편 1845시간이 경과한후 공기를 산화제로 이용하는 경우 전압은 6.95V로서 출력 104W를 나타내고 있다. 초기성능치에 의한 에너지 변환효율은 이용율이 40%인 경우 29.65%이었고 80%로 증가하는 경우 약 51.5%가 된다. 1840시간의 경과한때 까지의 전압 강하율은 약 52.4mV/1000hr로서 이전의 스택보다는 전압강하율이 감소되고 있으며 스택의 성능 저하의 주요한 요인은 개회로 전압의 저하로 내부단락동에서 기인하는 것으로 여겨진다. 또한 장기운전사 스택내부에서의 단위전지 전압분포가 균일하지 않음을 알 수 있어 이에 대한 개선을 필요로 한다.