• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.503-509
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• 2016

Fuel cell is a device for producing electricity by using the hydrogen produced by the fuel processor. At this time, CO is also created by the fuel processor. The resulting CO enters the stack where is produce electricity and leads to the adsorption of anode catalyst, finally the CO poisoning occurs. Stack which occurred CO poisoning has a reduction in performance and shelf life are gradually fall because they do not respond to hydrogen. In this paper, experiments that using a PROX reactor to prevent CO poisoning were carried out for removing the CO concentration to less than 10ppm range available in the fuel cell. Furthermore experiments by the PROX reaction was designed and manufactured with a water-cooling heat exchange reactor to maintain a suitable temperature control due to the strong exothermic reaction.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.124-132
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• 2007

The main objective of this work is to investigate the characteristics of a heat pump system for fuel cell electric vehicle (FCEV). The present heat pump system adopts an electrically driven compressor running with R134a and uses the heat from the fuel cell stack as the heat source for the exterior heat exchanger. The experimental work has been done with various operating conditions such as different compressor speeds, fuel cell stack coolant temperatures and flow rates. The heating capacity was measured to be from 4 to 10 kW at $-20^{\circ}C$ ambient temperature, and the outlet temperature of interior heat exchanger was up to $70^{\circ}C$. After 30 seconds from start-up, the system reached a steady state and the heating capacity of 6.8 kW was acquired, and after 90 seconds, the air outlet temperature of interior heat exchanger became $35^{\circ}C$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권8호
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• pp.731-740
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• 2006

The solid oxide fuel cell (SOFC) is expected to be a candidate for distributed power sources in the next generation, due to its high efficiency and high-temperature waste heat utilization. In this study, the 5-cell SOFC stack was operated with pure hydrogen or reformed gas at anode side and air at cathode side. When stack was operated with diesel and methane ATR reformer, the influence of the $H_2O/C,\;O_2/C$ and GHSV on performance of stacks have been investigated. The result shows that the cell voltage was decreased with the increase of $H_2O/C$ and $O_2/C$ due to the partial pressure of fuel and water, and cell voltage was more sensitive to $O_2/C$ than $H_2O/C$. Next, the dynamic model of SOFC system included with ATR reformer was established and compared with experimental data. Based on dynamic model, the operation strategy to optimize SOFC-Reformer system was suggested and simulated.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1996년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.80-83
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• 1996

Among the fuel cell system, solid oxide fuel eels is constructed of ceramics, so stack construction is simple , power density is very high, and there is no corrosion problems. The purpose of this research is investigate the characteristics of unit cell for SOFC .

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.8-18
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• 2012

This paper presents a three-dimensional, transient cold-start polymer electrolyte fuel cell (PEFC) model to numerically evaluate the effects of membrane electrode assembly (MEA) design and cell location in a PEFC stack on PEFC cold start behaviors. The cold-start simulations show that the end cell experiences significant heat loss to the sub-freezing ambient and thus finally cold-start failure due to considerable ice filling in the cathode catalyst layer. On the other hand, the middle cells in the stack successfully start from $-30^{\circ}C$ sub-freezing temperature due to rapid cell temperature rise owing to the efficient use of waste heat generated during the cold-start. In addition, the simulation results clearly indicate that the cathode catalyst layer (CL) composition and thickness have an substantial influence on PEFC cold-start behaviors while membrane thickness has limited effect mainly due to inefficient water absorption and transport capability at subzero temperatures.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.2939-2944
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• 2011

용융탄산염형 연료전지 시스템의 성능 향상을 위해 핵심 부분인 스택을 수치적으로 모사할 필요성이 대두되고 있다. 스택은 다양한 재질, 즉 금속, 세라믹, 폴리머 등으로 이루어져 있고 또한 단위전지 수백 장이 적층되어 제작되기 때문에 이를 전부 세세히 모델링하여 고려하는 것은 거의 불가능하다. 이에 따라 스택 전체를 하나의 균질한 물질로 대체할 수 있는 균질 물성치 도출이 요구되고 있다. 본 논문에서는 단위전지 압축률을 도입하고 모든 압축 변형이 분리판과 매트릭스에서만 일어난다는 등의 몇 가지 기본 가정 하에서 스택의 두 가지 영역, 즉 활성 영역과 매니폴드 영역에서 각각 균질 물성치를 추정하였다. 추정된 물성치를 실제 문제에 적용하여 성공적인 결과를 얻을 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.569-575
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• 2020

본 연구에서는 선박 전원용 연료전지 시스템 모델을 개발하여 순수한 산소를 공급하여 진행한 실험 결과의 비교를 통하여 연료전지 시스템 모델을 검증하였다. 검증된 모델을 활용하여 공기 압축기를 사용하여 공기를 공급할 경우에 대하여 산소를 공급한 경우와의 연료전지 출력 특성을 비교 검토하였다. 또한, 연료전지 시스템의 열물성치 변화가 스택의 출력에 어떠한 영향을 미치는지에 관하여 검토하였다. 그 결과 본 연구의 실험 범위에서 캐소드 공급 가스로 순수한 산소를 공급한 경우의 모델링을 통한 계산 결과와 실험 결과는 전 부하 영역에서 거의 동일한 전압 및 출력을 얻을 수 있었다. 560 A의 일정한 부하에서 캐소드 공급용 산소를 대신하여 공기를 공급한 경우 각각의 스택 전압은 약 14 V, 스택 출력은 약 8 kW, 스택 효율은 약 3 % 및 전체 시스템 효율은 8 % 정도 낮아짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 검토한 열물성치 중에서 스택에 대한 냉각수의 열전달 계수가 스택의 출력에 가장 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.81-88
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• 2010

탄소복합소재 분리판의 연료전지 성능을 시험하기 위해 소형 고분자연료전지 스택을 제작하였으며 연료전지 운전에 따른 성능변화를 측정하여 탄소복합소재 분리판이 연료전지 스택의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 자체 설계한 가스유로로 디자인된 분리판과 MEA를 적층한 스택의 초기 성능과 장기간 운전에 따른 전압 감소를 측정하였다. 또한 장시간 운전 동안 각 셀의 전압 거동도 함께 측정하였으며 비교를 위해 흑연분리판을 이용하여 제작한 스택의 성능도 함께 시험하였다. 스택에서 각 셀의 성능은 단위전지에서의 성능과 유사하게 나타나 분리판과 스택의 구조가 셀의 성능을 충분히 보여줄 만큼 적절히 디자인된 것을 알 수 있었으며, 장시간 운전 동안 전류가 증가함에 따라 스택의 성능 감소도 점차 증가하였으며 두 종류의 스택이 유사한 성능 감소를 보여 자체 제작한 탄소복합소재 분리판이 흑연분리판과 유사한 성능을 보임을 알 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.135-140
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• 2022

연료전지 발전시스템은 수소와 산소의 반응 작용에 의해 직접 전기를 발생하는 스택(Stack) 이외에 메탄올, 천연가스 등 각종 연료로부터 수소를 만들어 내는 개질기와 스택에서 발전된 직류전압을 안정된 교류전압으로 변환시켜주는 전력변환기 등으로 구성되어진다. 이러한 시스템의 연료전지 출력은 직류로 가정에서 사용하기 위해서는 전력변환장치를 통하여 교류로 변환시키는 인버터 장치가 필요하다. 또한 연료전지 전압이 30-70V 정도로 이를 인버터 동작 전압인 380V 정도로 승압하기 위하여 DC-DC 승압형 컨버터를 사용한다. DC-DC 승압형 컨버터는 연료전지 출력과 인버터 사이에 존재하는 직류전압 가변장치로 연료전지 출력전압의 변동에 반응하여 컨버터의 일정 출력전압을 만들어 내므로 인버터는 연료전지의 전압 변동에 무관하게 일정한 전원을 공급 받을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지발전 시스템의 구성 원 중 연료전지 출력전압(30-70V)을 입력으로 받아 계통연계에 적용되는 인버터의 주요 전원인 풀 브리지(Full-Bridge) 컨버터의 하드웨어 세부설계에 대하여 논하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.224-231
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• 2009

The improvement of cold start capability is one of the most challenging tasks to be solved for commercialization of fuel cell vehicle. In this study, cold start test and ice blocking test(IBT) of fuel cell stack were carried out under various operating conditions. This fuel cell stack can be thawed from -20$^{\circ}$C within 25s and the voltage change was found to be comprised of 4 steps; the first step is the voltage decrease by overpotential, the second step is the voltage increase by the cell temperature increase, the third step is the voltage decrease by ice blocking, and the last step is the voltage increase by thawing. Bootstrap startup was failed after shutdown at temperature under 40$^{\circ}$C because of much condensed water in the fuel cell. Quantitative estimation of cold start capability have been demonstrated by ice blocking test(IBT). In the results, it was found that cold start capability was improved double every 10$^{\circ}$C from 30$^{\circ}$C to 65$^{\circ}$C and enhanced by 30% at the condition of SR 3/4 compared to SR 1.5/2.0 and enhanced by 20% with dry purge condition compared to with RH 50% purge condition.