• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.44.2-44.2
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• 2011

고분자 전해질 연료전지는 다른 연료전지에 비해 작동온도가 낮고 전류밀도 및 출력밀도가 높으며 시동시간이 짧아서 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다. 그 중 양극판은 가격비와 중량비가 높아 부품 가격 및 중량을 낮출 경우 파급 효과가 높은 것으로 예상된다. 본 연구에서는 일반적으로 사용하고 있는 스테인리스강보다 가격이 저렴한 저탄소강을 모재로 이용하였다. 저탄소강은 자체로 내식성을 가지지 못하므로, 최근에 차세대 신소재로 각광을 받고 있는 그라핀(graphene)을 전기분무(electro spray coating)법으로 코팅하여 저탄소강의 내식성을 향상시키고자 하였다. 그라핀은 에탄올을 용매로 사용하여 분산하였으며, 분산제로 소량의 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane)을 첨가하여 코팅용액을 제작하였다. 코팅공정은 5~15 kV의 전압을 가하여 1시간동안 코팅을 진행하였으며, 그라핀-저탄소강의 미세구조를 주사전자현미경과 광학현미경을 통하여 관찰하였다. 또한 X-선 회절분석법을 이용하여 그라핀의 결정구조를 분석하였다. 한편 스택의 내부와 유사한 산화성 분위기를 모사하기 위해 $80^{\circ}C$의 0.1N $H_2SO_4$+2ppm $F^-$ 용액에서 내식성 실험을 수행하였고 면간접촉저항을 측정하였다. 그라핀이 코팅된 저탄소강 시편은 고분자 전해질 연료전지 양극판의 요구조건을 만족하였으며, 연료전지 양극판으로서의 사용가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.11a
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• pp.89-93
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• 1999

연료전지는 전기화학 반응에 의해서 전기와 열을 생산하는 발전장치로서 Carnot's 효율에 제한 받는 기존 연소기관보다 높은 효율의 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있어 이에 대한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되어 오고 있다. 그 중에서도 특히 고분자 연료전지는 전해질 누출이 없고 낮은 온도에서 작동하며 부식이 없을 뿐 아니라 stack 디자인의 간편성, 큰 압력차에 대한 내구성, 긴 수명 등의 장점으로 인하여 자동차나 이동전원에 가장 적합한 장치로 평가되고 있다.(중략)

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.4
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• pp.448-454
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• 2010

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of methanol fueled SOFC system and to analyze the influence of operating temperature, current density, S/C, and $H_2$ utilization ratio.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.6
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• pp.505-511
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• 2015

Solid oxide fuel cell operate at high temperature ($800{\sim}1000^{\circ}C$). High temperature have an advantage of system efficiency, but a weak durability. In this study, linear state space controller is designed to handle the temperature of solid oxide fuel cell system for proper thermal management. System model is developed under simulink environment with Thermolib$^{(R)}$. Since the thermally optimal system integration improves efficiency, very complicated thermal integration approach is selected for system integration. It shows that temperature response of fuel cell stack and catalytic burner are operated at severe non-linearity. To control non-linear temperature response of SOFC system, gain scheduled linear quadratic regulator is designed. Results shows that the temperature response of stack and catalytic burner follows the command over whole ranges of operations.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.2
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• pp.158-165
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• 2001

고체산화물 연료전지용 밀봉재로서 전지 구성원과 열팽창계수가 유사하고 비젖음성 특성을 가지며 전지 작동온도에서 화학적 안정성을 갖는 밀봉유리를 개발하고자, BaO-Al$_2$O$_3$-La$_2$O$_3$-Ba$_2$O$_3$-SiO$_2$계 유리를 제조하여 조성 변화에 따른 열적 특성 변화와 접합후의 젖음성 및 반응성 등을 조사하였다. 유리망목 형성산화물인 B$_2$O$_3$와 SiO$_2$의 함량비 및 BaO의 망목 형성산화물(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)에 대한 함량비 변화에 따른 유리의 열적 특성을 조사한 결과, 0.33~0.71의 B$_2$O$_3$/SiO$_2$함량비하에서 BaO/(B$_2$O$_3$+SiO$_2$)가 0.70일 때 유리의 열팽창계수는 106~111$\times$$10^{-7}$/K 이었으며 이때 연료전지 구성원인 YSZ(yttria stabilized zirconia)와의 열팽창 불일치(thermal expansion mismatch)가 가장 작았다. 또한 이러한 조성의 유리로부터 분말성형체를 제조하여 YSZ에 접합을 시도한 결과, 우수한 접합성 및 비젖음성을 확인할 수 있었으며, 800~8$50^{\circ}C$의 전지 작동온도에서 100시간까지 유지시에도 YSZ와의 계면반응이 일어나지 않음을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.1652-1657
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• 2004

Model for the dynamic simulation of dynamic behaviors of a solid oxide fuel cell (SOFC) is provided. This model is based upon (1) coupled mass and heat transfer characteristics and (2) important chemical reactions such as electrochemical and reforming reaction in high temperature fuel cells such as SOFC. It is found that the thermal inertia of solid materials in SOFC plays an important role to the dynamic behavior of cell temperature. Dynamic characteristics of cell voltage, power and chemical compositions with different levels of load changes are investigated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.29 no.4 s.235
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• pp.477-484
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• 2005

Model fer the dynamic simulation of dynamic behaviors of a solid oxide fuel cell (SOFC) is provided. This model is based upon (1) coupled mass and heat transfer characteristics and (2) important chemical reactions such as electrochemical and reforming reactions in high temperature fuel cells such as SOFC. It is found that the thermal inertia of solid materials in SOFC plays an important role to the dynamic behavior of cell temperature. Dynamic characteristics of cell voltage, power, and chemical compositions with different levels of load change are investigated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.10
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• pp.1193-1198
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• 2011

The solenoid valve used in fuel cell system need to have good sealing performance because the work fluid can explode in the system. Moreover, the temperature of the work fluid is extremely high in order to maintain the properties of the rubber ring that seals the solenoid valve. This study deals with the rubber ring which is made from a fluoro-elastomer. The life cycle of the rubber ring was estimated by the relational expression of Arrhenius, and the solenoid valve was tested to confirm the sealing characteristics.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.6
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• pp.582-588
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• 2013

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) has been focused as a promising power source, which can replace a diesel engine regarding as major source of air pollution by the ship, due to high efficiency and eco-friendly. High operating temperature of SOFC is enable to secure of high efficiency, use various fuels and no need of high priced catalyst, but it may damage to components of SOFC. Therefore temperature control system has to be designed and validated before employing the fuel cell system for securing high efficiency and reliability. In this paper, instead of using typical method to validate performance of the controller, which consumes high cost and time, performance validation system using Hardware-in-the-loop simulation was developed and validated performence of the designed temperature controller for SOFC system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.