• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.735-742
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• 2017

본 연구에서는 PEM 연료전지 온도 센서의 고장을 감지 및 판별할 수 있는 모델 기반 센서 고장 감지 방법이 적용된다. 연료전지 차량이 작동하는 과정에서 스택 온도는 연료전지의 내구성에 영향을 미친다. 따라서 고장 진단 알고리즘이 고장 신호를 감지하는 것은 중요하다. 센서 고장 감지의 주요 목적은 연료전지 시스템의 안정적인 작동을 보장하여 고온과 저온으로부터 스택을 보호하는 것이다. 상태 공간에 기반한 패러티 방정식이 스택 온도와 냉각수 입구 온도와 같은 센서 고장을 감지하는데 적용되며, 잔차는 정상적인 온도 신호와 비교된다. 그리고 잔차는 현재의 센서 고장을 감지하는 다양한 고장 시나리오에 의해 평가된다. 결론적으로, 본 연구에서 설계된 고장 알고리즘이 고장 신호를 감지할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.582-589
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• 2011

선박에서 배출되는 온실가스를 저감하기 위한 기술로 연료전지 기술이 고려되어지고 있다. 본 연구에서는 메탄을 연료로 사용한 내부개질형 500kW급 고체산화물형 연료전지의 선박 적용을 가정한 연료전지 시스템을 모델링하여 시스템의 구성에 따른 공기, 메탄, 물의 공급 유량 및 시스템 운전 압력이 연료전지 스택의 입구 및 출구에서의 가스 온도, 스택 출력 및 시스템 효율 등에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 그 결과 공기와 메탄의 공급 유량이 연료전지 스택 입구 및 출구 가스 온도에 직접적인 영향을 주었다. 공기와 물의 공급 유량이 증가하면 스택 출력 및 시스템 효율이 증가하고, 메탄의 경우 스택 출력은 증가하나 시스템 효율은 낮아진다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1179-1180
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• 2006

This paper is aimed at presenting a computational model of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack. The proposed simulation model is simple and at the same time includes all the important characteristics of a fuel cell stack. Close agreement between the simulation, manufacturer and experimental results confirm the validity and usefulness of the proposed FC model. Also, we propose the variable PI control method which has the best of follow efficiency than the PI control method. we confirm a reduced ripple and improved follow efficiencies when the system is applied the DC-DC converter, by simulation using PSIM.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.3140-3141
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• 2008

The output power efficiency of the fuel cell system depends on the demanded current, stack temperature, air excess ratio, hydrogen excess ratio and inlet air humidity. Thus, it is necessary to determine the optimal operation condition for maximum power efficiency. In this paper, we developed a dynamic model of fuel cell system which contains mass flow model, diffusivity gas layer model, membrane hydration and electrochemistry model. In order to determine the maximum output power and minimum use of hydrogen in a certain power condition, response surface methodology (RSM) optimization based on the proposed PEMFC stack model is presented. The results provide an effective method to optimize the operation condition under varied situations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.491-499
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• 2014

It is important to accurately measure and control the relative humidity of humidified gas entering a PEM (polymer electrolyte membrane) fuel cell stack because the level of humidification strongly affects the performance and durability of the stack. Humidity measurement devices can be used to directly measure the relative humidity, but they cost much to be equipped and occupy spaces in a fuel cell system. We present soft sensors for predicting the relative humidity without actual humidity measuring devices. By combining FIR (finite impulse response) model with PLS (partial least square) and SVM (support vector machine) regression models, DPLS (dynamic PLS) and DSVM (dynamic SVM) soft sensors were developed to correctly estimate the relative humidity of humidified gases exiting a planar-type membrane humidifier. The DSVM soft sensor showed a better prediction performance than the DPLS one because it is able to capture nonlinear correlations between the relative humidity and the input data of the soft sensors. Without actual humidity sensors, the soft sensors presented in this work can be used to monitor and control the humidity in operation of PEM fuel cell systems.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.99-106
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• 2011

This paper deals with engine room layout design optimization of fuel cell electric vehicle (FCEV), which has been proposed as a potential alternative to fossil fuel depletion. Investing the great R&D efforts, the global vehicle manufacturers, especially Honda motor corporate, have shown not prototype vehicle but commercial vehicle using fuel cell in the market recently. In this paper, we analyze cooling performance and flow characteristic in the engine room of newly FCEV, in addition we suggest the optimization process for engine room layout design optimization. The two radiators in the vehicle for fuel cell stack and electronic components cooling have been analyzed and their performance are obtained in terms of cooling performance ratio (CPR). The value of CPR should always be less than one and based on criteria, we have achieved the optimum cooling performance of radiators for stack and electronic components. Aerodynamic performance is evaluated in terms of drag coefficient, improved through underbody modification using air devices.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.579-582
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• 2008

PEM Fuel cell system was designed and constructed to use as a power source of unmanned aerial vehicles(UAV) in the present study. Sodium borohydride was selected as a hydrogen source and was decomposed by catalytic hydrolysis reaction. Fuel cell system consists of a fuel cell stack, a hydrogen generation system(HGS), and power management system(PMS). HGS was composed of a catalytic reactor, micropump, fuel cartridge, and separator. Hybrid power system between lithium-polymer battery and fuel cell was developed. The fuel cell system was integrated and packaged into a blended wing-body UAV. Energy density of the total system was 1,000 $W{\cdot}hr/kg$ and high endurance more than 5 hours was accomplished in the ground tests.