• Title/Summary/Keyword: 고체 산화물 연료 전지

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Performance Simulation of Planar Solid Oxide Fuel Cells Characteristics: Computational Fluid Dynamics (전산 유체 모델링을 이용한 평판형 고체산화물 연료전지 작동특성 전산모사)

  • Woo Hyo Sang;Chung Yong-Chae
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.7 no.2
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    • pp.69-79
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    • 2004
  • To correctly simulate performance characteristics of fuel cells with a modeling method, various physical and chemical phenomena must be considered in fuel cells. In this study, performance characteristics of planar solid oxide fuel cells were simulated by a commercial CFD code, CFD-ACE+. Through simultaneous considerations for mass transfer, heat transfer and charge movement according to electrochemical reactions in the 3-dimensional planar SOFC unit stack, we could successfully predict performance characteristics of solid oxide fuel cells under operation for structural and progress variables. In other words, we solved mass fraction distribution of reactants and products for diffusion and movement, and investigated qualitative and quantitative analysis for performance characteristics in the SOFC unit stack through internal temperature distribution and polarization curve for electrical characteristics. Through this study, we could effectively predict performance characteristics with variables in the unit stack of planar SOFCs and present systematic approach for SOFCs under operation by computer simulation.

Fabrication of planar anode-supported SOFC by Tape casting methode (테입캐스팅법을 이용한 평판형 지지체식 연료전지 제조)

  • 유승호;김종희;손희정;송락현;정두환;백동현;신동열
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2003.03a
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    • pp.241-241
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    • 2003
  • 고체산화물 연료전지(Solid oxide fuel cell : SOFC)는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변화시키는 에너지 변환 장치이다. 고체산화물 연료전지의 특성은 인산형, 용융탄산염형 및 고분자연료전지 둥 다른 연료전지에 비해 효율이 높고 공해가 적으며, 연료개질기가 필요 없고 복합발전이 가능하다. 그러나 작동온도가 고온(100$0^{\circ}C$)이어서 연결재 및 전지의 구성요소가 고가이고 전류집전 및 밀봉 둥 문제점을 가지고 있다. 전극 지지체식 연료전지의 개발은 얇고 치밀한 전해질 제조를 가능하게 하여 낮은 저항을 가지기 때문에 저온에서 작동을 용이하게 하여 고온작동시의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 박막제조공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 전지성능을 향상시키기 위해 전기화학적 반응면적과 가스 확산층을 넓게 하기 위한 기공률이 높고 전기전도도가 우수한 지지체 제작에도 많이 연구가 이루어지고 있다.

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Influence of Gas Turbine Performance and Fuel Cell Power Share on the Performance of Solid Oxide Fuel Cell/Gas Turbine Hybrid Systems (가스터빈의 성능과 연료전지의 출력비중이 고체산화물 연료전지/가스터빈 하이브리드 시스템 성능에 미치는 영향)

  • Ahn, Ji-Ho;Kang, Soo-Young;Kim, Tong-Seop
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.36 no.4
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    • pp.439-447
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    • 2012
  • Solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid systems that use three gas turbines having different power outputs were devised and their performance was compared. The power shares of the gas turbine and fuel cell and the net system efficiency were compared among the three systems, and their variations with the design fuel cell temperature were investigated. The system efficiency was predicted to be insensitive to the fuel cell temperature in the sub-MW system, but it increased with increasing fuel cell temperature in both the multi-MW and hundred-MW systems. The influence of air bypass around the fuel cell on the system performance was also investigated.

Numerical Analysis of the Heat and Mass Transfer Characteristics in Metal-Supported Solid Oxide Fuel Cell (금속지지체형 고체산화물 연료전지의 열 및 물질전달 특성에 대한 전산해석)

  • Park, Joon-Guen;Kim, Sun-Young;Bae, Joong-Myeon
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.143-146
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    • 2009
  • The metal-supported SOFC has beed developed as a new concept of SOFC which has higher mechanical strength. However, the mass transfer rate in this type of SOFC may be decreased due to the contact layer and the support layer and that can cause the low performance. Therefore, numerical analysis of the heat and mass transfer characteristics in a metal-supported solid oxide fuel cell(SOFC) is studied in this paper. Governing equations and electrochemical equations are calculated simultaneously. And the numerical results are compared with the experimental results for the code validation. The current density, temperature, and pressure drop are suggested as numerical results.

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Design of Fuel Cells as Automotive Propulsion Systems (자동차 구동용 연료전지지스템 설계)

  • 이기춘;임태원
    • Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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    • v.26 no.3
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    • pp.21-25
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    • 2004
  • 연료전지의 종류는 전해질의 종류로 나누는 것이 일반적으로, 운전 및 정지를 반복하는 자동차용에는 작동 온도까지 상변화가 없는 고체 전해질이 유리하다고 할 수 있는데 프로톤 교환막과 고체산화물이 바로 그것이다. 프로톤 교환막 연료전지는 다른 종류의 연료전지 보다 작동온도가 8$0^{\circ}C$ 내외로 낮고, 단위전지 면출력밀도가 커서 현재 자동차용으로 가장 많이 개발되고 있다. 그 결과 자동차 구동에 적당한 80㎾급의 연료전지 스택이 자동차에 장착될 수 있는 크기로 개발되어 적용되고 있다. (중략)

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