Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1117-1122
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2012
In order to study to apply the fuel cell, the study about the power system design and the load control is needed. However, to experiment the fuel cell need the auxiliary device and the complex control technology. For this reason the simulator is needed and such study is in progress actively. In this paper, the PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) that is applied the vehicle, the small sized ship was simulated based on LabVIEW. The characteristic of fuel cell simulator was implemented based on a simulation data using the programmable power supply. The I-V characteristic according to various factors and the polarization curve of fuel cell were analysed.
There is widespread effort to develop polymer membranes in place of Nafion for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC). In our study, SiO2 membranes are arranged by electrospinning method. For impregnation solution, the modified sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) polymer is prepared from sulfonation, sulfochlorination, partial reduction and lithiation reaction. The modified polymer is cross-linked with 1,4-diiodobetane in NMP solvent and then blended with Heteropoly acid(HPA). The characterization of membranes is confimed by FT-IR, Thermogravimetry(TGA), water uptake test and single cell performance test for PEMFC, etc. The composite membrane shows satisfactory thermal and mechanical properties. Beside, The membrane exhibits good ion exchange capacity and high proton conductivity. As a result, The composite membrane is promising as an alternative membrane in high temperature PEMFC.
SOHN Young-Jun;PARK Gu-Gon;UM Sukkee;YIM Sung-Dae;Yang Tae-Hyun;YOON Young-Gi;LEE Won-Yong;KIM Chang-Soo
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2005.06a
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pp.277-280
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2005
Air-breathing polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are highly promising particularly for small-power applications up to tens watts class. A distinctive feature of the air-breathing PEMFC is its simple system configuration in which axial fans operate for dual purposes, supplying both oxidant and coolant in a single manner. In the present study, a nominal SOW air-breathing PEMFC system is developed and investigated to determine the optimal operating strategy through parametric studies (i.e., reactant humidity, and fan-blowing flow rate). The cell voltage distributions are examined as a function of time to evaluate the system performance under various operating conditions.
General polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) operates at less than $80^{\circ}C$. Therefore liquid phase water resulting from electrochemical reaction accumulates and floods the cell which in turn increases the mass transfer loss. To prevent the flooding, it is common to employ serpentine flow channel, which can efficiently export liquid phase water to the outlet. The major drawback of utilizing serpentine flow channel is the large pressure drop that happens between the inlet and outlet. On the other hand, in the high temperature polymer electrolyte fuel cell (HT-PEMFC), since the operating temperature is 130 to $180^{\circ}C$, the generated water is in the state of gas, so the flooding phenomenon is not taken into consideration. In HT-PEMFCs parallel flow channel with lower pressure drop between the inlet and outlet is employed therefore, in order to circulate hydrogen and air in the cell less pumping power is required. In this study we analyzed HT-PEMFC's different flow channels by parallel computation using previously developed 3-D isothermal model. All the flow channels had an active area of $25cm^2$. Also, we numerically compared the performance of HT-PEMFC parallel flow channel with different manifold area and Rib interval against the original serpentine flow channel. Results of the analysis are shown in the form of three-dimensional contour polarization curves, flow characteristics in the channel, current density distribution in the Membrane, overpotential distribution in the catalyst layer, and hydrogen and oxygen concentration distribution. As a result, the performance of a real area fuel cell was predicted.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.4
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pp.657-666
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2022
The International Maritime Organization(IMO) recommends the active implementation of national policies on technological development and energy efficiency to reduce Green House Gas (GHG) in the international shipping sector. Such IMO environmental regulation policies have a great impact on the entire shipping sector and are also a heavy burden on ship's owners. The most reasonable way to curb GHG emissions from ships comes down to the development of zero-emission ships. In other words, the development of a fuel cell ship (FCS) driven by an eco-friendly fuel is an alternative that can escape the IMO regulations. Countries in Asia, Northern America, and Europe independently develop and produce PEMFC, and are pursuing international standardization by acquiring approval in principle from an internationally accredited registration authority. Currently, there are three types of fuel cells (FC) that are recommended for ships: a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), and a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). In this study, PEMFC, which is expected to grow continuously in the global FC market, was analyzed domestic and international development trends, specifications, performance, and empirical cases applied to ships. In addition, when applying PEMFC to ships, it was intended to suggest matters to be considered and the development direction.
For the commercialization of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), some serious problems such as the decrease of platinum use as catalysts and a larger overpotential of oxygen reduction reaction (ORR) at cathode must be solved. In this study, 20%Pt/C and 20%PtCo/C catalysts for the cathode of PEMFC were synthesized from the chemical reduction method and evaluated using an electrochemical measurement. The ORR activity of synthesized 20%Pt/C and 20%PtCo/C had higher than that of the 20%Pt/C on the market. The synthesized 20%PtCo/C with the cobalt concentration (Pt:Co atomic ratio) from 5 to 20% showed the highest ORR activity.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2004.03a
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pp.123-134
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2004
연로로부터 화학에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 연료전지(Fuel Cells)중 고체형 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)와 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는 효율이 높고, zero emission 가능성으로 차세대 수송용 전원으로 각광받고 있는 미래 환경친화적 에너지원이다. 수소와 산소(또는 공기)와의 반응을 이용한 것이 PEMFC이고, 수소를 연료로 쓰지 않고 액체상 메탄올을 직접 연료로 사용하는 것이 DMFC이다. (중략)
Chun, Jeong Hwan;Jo, Dong Hyun;Lee, Ji Young;Kim, Sung Hyun
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.3
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pp.556-561
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2012
In this study, the effect of properties of gas diffusion layer (GDL) on the performance of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) was investigated using the numerical simulation. The multi-phase mixture ($M^2$) model was used to calculate liquid water saturation and oxygen concentration in GDL. GDL properties, which were contact angle, porosity, gas permeability and thickness, were changed to investigate the effect of GDL properties on the performance of PEMFC. The results demonstrated that performance of PEMFC was increased with increasing contact angle and porosity of GDL, but decreased with increasing thickness of GDL. The liquid water saturation was decreased but oxygen concentration was increased at the GDL-catalyst layer interface, because the mass transfer resistance decreased as the porosity and contact angle increased. On the other hands, as the thickness of GDL increased, pathway for liquid water and oxygen gas became longer, and then mass transfer resistance increased. For this reason, performance of PEMFC decreased with increasing thickness of GDL.
This study investigates the enhancement of the oxygen diffusion rate in the cathode channel of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) by pure oscillating flow, which is the same as the mechanism of human breathe. Three-dimensional numerical simulation, which has the full model of the fuel cell including electrochemical reaction, ion and electronic conduction, mass transfer and thermal variation and so on, is performed to show the phenomena in the channel at the case of a steady state. This model could analysis the oscillating flow as a moving mesh calculation coupled with electrochemical reaction on the catalyst layer, however, it needs a lot of calculation time for each case. The two dimensional numerical simulation has carried on for the study of oscillating flow effect in the cathode channel of PEMFC in order to reduce the calculation time. This study shows the diffusion rate of the oxygen increased and the emission rate of the water vapor increased in the channel by oscillating flow without any forced flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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