NAMGI JEON;SANGHYEOK LEE;SANGKUK KIM;CHIKYU AHN;JIN SOO AHN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.35
no.2
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pp.140-145
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2024
High temperature co-electrolysis of H2O-CO2 mixtures using solid oxide cells has attracted attention as promising CO2 utilization technology for production of syngas (H2/CO), feedstock for E-fuel synthesis. For direct supply to E-fuel production such as hydrocarbon and methanol, the outlet gas ratio (H2/CO/CO2) of co-electrolysis should be controlled. In this work, current voltage characteristic test and product gas analysis were carried out under various reaction conditions which could attain proper syngas ratio.
기존 Ni-10w/o Cr 연료극과 성능은 대등하면서 creep 저항성이 뛰어난 연료극을 제조하기 위하여 Ni-5w/o Al 합금 연료극의 제조 공정을 연구하였다. 소성 분위기에 따라 완전산화 방법과 부분산화 방법으로 나누어 제조된 전극들의 미세구조 변화를 관찰하였으며, 실험 결과 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극이 가장 우수한 소결 및 creep 저항성을 나타내었다. 이는 연료극이 산화물 분산강화 구조를 갖기 때문으로 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극을 장착한 단전지의 경우 기계적 안정성 및 전극 안정성이 향상되었다.
Seo, Dong-Ho;Park, Dong-Nyeok;Yoon, Sung-Pil;Han, Jong-Hee;Oh, In-Hwan
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.22
no.5
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pp.599-608
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2011
The Ni-Al anodes of the molten carbonate fuel cell (MCFC) with three different structures were successfully fabricated in order to reduce the thickness of the anode down to 0.3 mm; one was the non-supported anode made by a conventional tape casting method, and others were the supported anodes made by lamination or direct casting on the nickel screen. It was seen from the physical analyses and cell operation that the supported thin anodes made by direct casting showed good mechanical strength and cell performance because of a good contact between the anode materials and the support. The single cell using the above anode showed the cell voltage of 0.858 V at the current density of 150$mA/cm^2$ with the nitrogen cross-over of only 0.6% at the operation time of 1,000 h, which was similar to the performance of the conventional thick (0.7 mm) anode. The ability to utilize a thin configuration of anode should cut down the amount of nickel alloy and consequently reduce its manufacturing cost.
KIM, KYOUNG-HEE;LEE, JUNG-DON;LEE, HYOJUNE;PARK, SEOK-HEE;YIM, SUNG-DAE;JUNG, NAMGEE;PARK, GU-GON
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.29
no.5
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pp.450-457
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2018
To design the practical core-shell electrocatalysts, combination of core and shell materials is important to meet catalytic activity and durability target. In general, Pd is considered as a good core material due to its best activity caused by strain/ligand effect. Preparing Pd nanoparticles can be a starting point in fabricating core-shell type electrocatalysts, much simplified Pd preparing process is suggested by using carbon monoxide (CO) as a reducing agent and/or capping agent. The solvent composition and reaction temperature can control to nanosheet, tetrahedron, and sphere without using additional stabilizer. Among them, Pd nanosheet which has mainly (111) plane showed about 3 times higher electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction (ORR) to the spherical Pd nanoparticles. The enhanced ORR activity of Pd nanosheets can be attributed to the exposure of Pd (111) surface and the high electrochemical surface area. Therefore, we demonstrated that the shape of Pd nanomaterials is easily controlled via a facile reduction method using CO, and (111) plane-oriented Pd nanosheets can be a promising ORR catalysts and core material for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs).
WON, JINYEON;KIM, MINJIN;LEE, WON-YONG;CHOI, YOON-YOUNG;HONG, JONG SUP;OH, HWANYEONG
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.30
no.6
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pp.556-566
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2019
Recently, as the supply of residential polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) increases, the durability and lifetime of the PEMFC system are becoming important. The related studies have been mainly focused on the durability and lifetime of materials while the research on the durability and maintenance of the system level is insufficient. In this paper, a model-based fault detection method is developed considering an air supply system that is dominant to the system performance and efficiency. A commercial 1 kW residential fuel cell system is built, and experiments are conducted under various operation loads and states (normal, 6 faults). From the experimental data, nominal models and residuals are generated. With the residual pattern obtained from real-time data, the detection and classification of various faults can be possible. The technical importance of this paper is to minimize extra sensor installation by using the empirical model rather than a complex mathematical model, and to decrease the number of models by using the applicable model at three loads. Finally, the model-based fault detection method for the air supply system of a PEMFC is established and is expected to be applicable to other subsystems.
Abu Sayeed, Md.;Kim, Young Ho;Kim, Chorong;Park, Younjin;Gopalan, A.I.;Lee, Kwang-Pill;Choi, Sang-June
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.34
no.9
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pp.2657-2662
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2013
Multiwalled carbon nanotube (MWCNT)-g-poly (aniline-co-2,5-diaminobenzenesulfonic acid) (DABSA) reinforced Nafion$^{(R)}$ nanocomposite membranes were prepared and characterized for direct methanol fuel cells (DMFCs). The nanocomposite membranes with approximately $90{\mu}m$ thickness were prepared by the water assisted solution casting method. To evaluate the properties of nanocomposite membranes for DMFC applications, the nanocomposite membranes were characterized by methanol and water uptake, thermal stability, and ion exchange capacity (IEC). Furthermore, oxidative stability measurements in terms of the hydrogen peroxide decomposition rate that represent the oxidative stability of the membranes were examined. The methanol uptake values of the nanocomposite membranes were dramatically decreased compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membranes. The IEC values of the nanocomposite membranes were increased about 30% compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membrane.
Acceptor-doped cerium pyrophosphates have shown significant proton conductivity of > $10^{-2}Scm^{-1}$ in the range of $100-300^{\circ}C$ and are considered promising candidates for use as electrolytes in proton-conducting, ceramic electrolyte fuel cells (PCFCs). But, cerium pyrophosphates themselves do not have structural protons, and protons incorporate into their material bulk only as impurities on exposure to a hydrogen-containing atmosphere. However, proton incorporation and proton conduction in these materials are expected to be affected by factors such as the nature (ionic size and charge) and concentration of the aliovalent dopant, processing history (synthesis route and microstructure), and the presence of residual phosphorous phosphate ($P_mO_n$) phases. An exact understanding of these aspects has not yet been achieved, leading to large differences in the magnitude of proton conductivity of cerium pyrophosphates reported in various studies. Herein, we systematically address some of these aspects, and present an overview of factors affecting proton conductivity inacceptor-doped $CeP_2O_7$.
Hydrogen as a high-quality and clean energy carrier has attracted renewed and ever-increasing attention around the world in recent years, mainly due to developments in fuel cells and environmental pressures including climate change issues. In this processes for hydrogen production from fossil fuels, separation and purification is a critical technology. $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ alloy ingots were prepared by arc-melting the mixture of pure metals in an Ar atmosphere. Melt-spun ribbons were produced by the single-roller melt-spinning technique in an Ar atmosphere. Amorphous structure and thermal behavior were characterized by XRD and DSC. The permeability of the $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ amorphous alloy membrane was characterized by hydrogen permeation experiments in the temperature range 623 to 773 K and pressure of 2 bars. The maximum hydrogen permeability was $3.54{\times}10^{-9}[mol{\cdot}m^{-1}s^{-1}{\cdot}pa^{-1/2}]$ at 773 K for the $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ amorphous alloy.
Cho, Won Jae;Lee, Mi Soon;Lee, Youn Sik;Yoon, Young Gi;Choi, Young Woo
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.19
no.2
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pp.39-44
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2016
Oxygen reduction reaction in the fuel cell (ORR) plays a dominant role in the overall reaction. In addition, the low compatibility between the membrane and the binder consisted of different materials, greatly reduces the efficiency of the fuel cell performance. In view of these two problems, geometrically modified copolymers with 9.9_Bis (4-hydroxyphenyl) were synthesized via condensation reaction instead of conventional biphenol and were adopted as hydrocarbon ionomer binders. By utilizing these binders, two kinds of MEAs using fluorinated Nafion membrane and hydrocarbon based membrane were manufactured in order to electrochemical performance evaluation. With current-voltage curves, there was no significant difference in the 0.6 V when two types of membrane were applied. Also, tafel slope became considerably lower as compared to the Nafion membrane. Thus, it is determined that the new hydrocarbon binder is expected to contribute the improvement in performance of fuel cells.
A 5 kW class SOFC system for cogeneration power units was consisted of a hot box part and cold BOPs. High temperature components such as a stack, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchanges are arranged in the bot box considering their operating temperatures for the system efficiency. The hot box was made of ceramic boards for the thermal insulation. A 5 kW class SOFC stack was composed of 2 sub-modules and each module had 64 cells with $15{\times}15cm^2$ area and stainless steel interconnects. The 5 kW class SOFC system was operated with a hydrogen and a city gas. With a hydrogen, the total power of the stacks was about 7.1 kWDC and electrical efficiency was about 49.3% at 80 A. With a city gas, the total power of the stacks was about 5.7 $kW_{DC}$ and electrical efficiency was about 38.8% at 60 A. Under self-sustained operating condition, the system efficiency including a power conditioning loss and a consumed power by BOPs was about 30.2%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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