• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.4
• /
• pp.337-344
• /
• 2011

The humidification of reactant gases is crucial for efficiently operating PEM (polymer electrolyte membrane) fuel cell systems and for improving the durability of these systems. The recycle of the energy and water vapor of exhaust gas improves the system performance especially in the case of automotive application. The available humidification methods are steam injection, nozzle spray, humidification by enthalpy wheel, membrane humidifier, etc. However, these methods do not satisfy certain requirements such as compact design, efficient operation and control. In this study, a hybrid humidification system consisting of a membrane humidifier and exhaust-air recirculation units was developed and the humidification performance of this hybrid humidifier was analyzed. Finally, a new practical method for optimal design of PEM-fuel-cell humidification system is proposed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.34 no.5
• /
• pp.491-498
• /
• 2010

Humidification of PEM fuel cells is necessary for enhancing their performance and lifetime. In this study, a humidification system was designed and tested; the system includes an air-supply tube (inner diameter: 75 mm) through which a nozzle can be directly inserted and a cyclonic separator for the removal of water droplets. Three types of nozzles were employed to study the influence of injection pressure, air flow rate, and spray direction on the humidification performance. To evaluate the humidification performance, the concept of humidification efficiency was defined. In the absence of an external heat source, latent heat for evaporation will be supplied by the own enthalpies of water and air. Thus, the amount of water sprayed from the nozzle is the most critical factor affecting the humidification efficiency. Water droplets were efficiently removed by a cyclonic separator, but re-entrainment occurred at high air flow rates. The absolute humidity and humidification efficiency were $21.29\;kJ/kg_{da}$ and 86.57%, respectively, under the following conditions: nozzle type PJ24; spray direction angle $90^{\circ}$; injection pressure 1200 kPa; air flow rate 6000 Nlpm.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.20 no.2
• /
• pp.732-740
• /
• 2019

Evaporative humidification using a humidifying element is widely used for humidification of a building or a data center. The performance of a humidifying element is commonly expressed as humidification efficiency, which is used independent of air temperature, humidity and water temperature. In this study, a series of tests were conducted at two air conditions (data center and commercial building) using two different humidifying elements (cellulose/PET and Glasdek) changing the frontal air velocity and water temperature. Results showed that the measured humidification efficiency was dependent on the air condition and water temperature. In fact, even dehumidification occurred at the inlet of the humidifying element at the air condition of commercial building. The reason was due to the inlet water temperature, which was lower than the dew point air temperature. As the difference between the inlet water and the dew point air temperature increased, the humidification efficiency decreased. This suggest that proper thermal model should account for the inlet region, where the amount of moisture transfer may be different from the other part of the humidification element. A simple analysis on the thermal performance of the cellulose/PET humidification element showed that the Sherwood number was adequately predicted, whereas the friction factor was ovepredicted, probably due to the simplification of the channel geometry and the neglection of the water film on the element surface.

• Air Cleaning Technology
• /
• v.18 no.4 s.71
• /
• pp.81-81
• /
• 2005

• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.31 no.5
• /
• pp.91-98
• /
• 2011

연료전지 차랑용에 있어서 공기 가습 및 감습의 중요성은 매우 크다. 특히 PEM(Proton Exchange Membrane)연료전지에서 수분평형은 총괄시스템성능에 큰 영향을 미치는 요소인데, 이에 관한 중요한 연구가 지금까지 광범위하게 수행되고 있다. 또한 차량과 같이 동적부하 연료전지를 활용하는 분야에 있어서, 전류의 흐름은 차량용 파워 부하에 크게 영향을 받는다. 따라서 전기적 흐름이 발생하면, 이에 따라 수분이 발생하게 되는데, 이러한 응축 수분은 예측이 되며, 수관리 시스템에서 이를 중요한 제어 기준으로 활용한다. 그러므로 적절한 제어방법을 선택하면 유입공기의 온도와 습도의 최적값을 얻을 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 PEM 연료전지의 수관리를 위하여 수분전달 모델과 유전알고리즘(genetic algorithm)을 사용하는 제어방법에 초점을 두고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.40 no.1
• /
• pp.55-63
• /
• 2016

New materials and shapes for a humidifying element were developed which outperformed the widely used crisscross glass wool Glasdek media design. The new material consists of 50% cellulose and 50% PET. The parallel channel configuration was devised to reduce excessive pressure loss caused by the reduced height (from 7.0 mm to 5.0 mm) of the crisscross configuration. For the same crisscross configuration, the humidification efficiency of the cellulose/PET element was 26% higher than that of the glass wool element. For the same cellulose/PET material, humidification efficiency of the parallel channel configuration was 14% higher than that of the crisscross configuration. As for the pressure drops, the cellulose/PET element was 2-52% higher than those of the glass wool element. For the same cellulose/PET material, the pressure drop of the parallel channel configuration was 14% higher than that of the crisscross configuration. Data were compared against the predictions from existing correlations and those by the proposed model.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
• /
• 2006.06a
• /
• pp.21-22
• /
• 2006

디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중의 주요 오염물질 중의 하나인 NOx(질소산화물)는 대부분 고온의 연소 과정에서 발생하고, 발생량은 연소온도에 따라 결정되는 것으로 알려져 있다. 또한 연료의 연소 중에 물이 첨가되면 연소공기의 비열 증가에 의하여 연소온도가 감소하여 NOx 발생량이 급격하게 감소하게 되는데, 연소실에 물을 첨가하는 방법으로는 유화연료, 직접물분사, 흡기가습 등이 있다. 이중 흡기가습은 구조가 간단하면서 NOx 저감효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구는 당사 고유모델 중형엔진인 힘센엔진에 흡기가습 기술을 적용하여 연소성능 및 NOx 저감효과 등을 시험하고, 흡기가습 시스템의 상용화 모델 개발을 위한 기초 데이터를 확보하기 위해 수행되었다.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
• /
• v.29 no.8
• /
• pp.50-58
• /
• 2000

실내공기질과 환기풍량 그리고 HVAC 관련 비틀은 서로 밀접한 관계가 있다. 공기대 공기 열 교환기를 이용하여 급기를 가열 또는 냉각함으로써 제습이나 가습의 필요성을 크게 줄일 수 있다. HVAC 설치 및 운전비용을 결정하는 가장 중요한 요소는 소요환기량, 기후변수, 열교환기 성능변수 그리고 운전기간 등이다.

• Air Cleaning Technology
• /
• v.28 no.4
• /
• pp.24-36
• /
• 2015

• 한국전기화학회:학술대회논문집
• /
• 2005.07a
• /
• pp.93-96
• /
• 2005

고분자전해질형 연료전지에서는 수소이온의 이온전도성 저하를 방지하기 위하여 외부에서 가습하여 주는 방식이 일반적이지만, 가습에 소요되는 부품을 일부라도 제거할 경우 연료전지의 효율은 높이고 제작단가도 경감할 수 있다. 이를 위하여 저가습 및 무가습 실험을 수행하였으며, 정확한 data의 수집과 시험장비의 자동제어를 위하여 National Instrument사의 compact field point (cFP)를 사용하였다. Humidifier와 heater의 온도를 조절하여 공급유체의 상대습도 및 온도를 각각 조절하였으며, 이에 필요한 이론적 온도는 Antoine equation 을 사용하여 산정하였다. Anode와 cathode 양측 $100\%$ 가습 경우를 기준으로 가습량을 조절하면서 실험을 수행하였으며 성능 차이를 그래프로 도시하여 양측의 변화에 대한 영향을 볼수 있도록 하였다. Stack의 온도가 $70^{\circ}C$이고 양측 무가습일 경우에 성능 측정이 어려워서 stack의 온도를 저온에서부터 변화시키면서 무가습 성능을 실시간으로 측정하여 보았다. 일반적으로 hydronium ion은 anode측에서 cathode측으로 계속 이동하여야 전기를 생성할 수 있으므로 cathode측 무가습이 anode측 무가습보다 성능이 더 잘 나오는 것으로 예측하였으나 이와 반대되는 경향의 실험 결과를 얻었다. 양측 무가습의 경우에는 공기 중의 상대습도와 back diffusion 등에 영향을 받을 수 있으므로 각종 변수들의 영향을 분리하여 관찰할 수 있는 실험을 수행 중에 있다.