• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.23 no.2
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• pp.143-149
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• 2012

용융탄산염 연료전지 상용화를 위해서 40,000 시간이상 장기 운전이 가능해야 한다. 장기운전을 위해 크랙 발생이 적고 기계적 강도가 높은 강화 매트릭스의 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구에서는 $LiAlO_2$에 알루미늄 나노입자를 첨가하여 매트릭스의 기계적 강도를 향상시키는 연구를 수행하였다. 나노 알루미늄 첨가 $LiAlO_2$ 그린 시트를 수소 분위기에서 열처리한 결과, 공기 분위기에서 열처리한 매트릭스에 비해 기계적 강도가 1.5배 증가함을 확인하였다. 이는 환원분위기에서 열처리를 할 경우, 알루미늄의 입자간의 소결으로 인한 neck이 형성 되어 $LiAlO_2$ 입자 간에 다리를 만들어주는 효과가 나타나 매트릭스의 기계적 강도가 크게 증진되었으리라 판단된다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2009.11a
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• pp.234-236
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• 2009

EBOP(Electrical Balance of Plant)는 직류의 연료전지의 출력을 전력전자기술을 이용해 계통전원에 연계 가능한 교류로 변환해주는 일련의 시스템을 칭한다. 포스콘에서는 용융탄산염 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)를 이용한 3MW 발전용 연료전지 EBOP 시스템을 개발하였으며, 국제규격(IEEE std.1547, UL1741)에 준하는 시험을 통해 성능검증을 완료함으로써 MW급 EBOP 시스템의 국산화에 성공하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.3
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• pp.265-269
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• 1992

미국의 ERC는 용융탄산염형 연료전지의 연구개발을 연방 에너지성의 지원하에 100KW stack의 개발을 진행시키고 있으며 Pacific gas & Electric com.는 100KW stack 운전시험에 성공하면 2MW의 실증 P1-ant를 발주할 게획이다. 그리고 일본은 신에너지 산업기술 총합 개발 기구(NEDO)의 project인 1MW발전 system 개발을 목표로 100KW를 stack 개발, 1MW급 Plant 구성기기 기술 system 기술 개발 진행중에 있으며 '93년에 100KW급 stack의 중간평가 실시와 '93-'94년 1MW급 발전 system의 설계, 건설, 운전 시험을 계획중에 있다. 한편 고체 전해질형 연료전지는 국외에서 1.3KW급 발전에 성공하였으며 10-20KW급 연구 개발이 진행중이다. 따라서 국내에서는 차세대 연료전지인 MCFC와 SOFC에 대하여 많은 노력에 의해서 선진국 기술 수준에 접근하므로서 실용화가 가능하리라고 본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.100.2-100.2
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• 2011

본 연구과제는 유망상품인 "발전용 MCFC 모듈형 BOP" 중 가습기 내부에 장착되는 연료-물 Mixing 시스템을 개발하는 것이다, 가습기 내부에서 공급된 연료-물은 연료전지 스택(Stack)으로부터 가습기로 유입된 고온의 가스로부터 열을 공급 받아 증발 및 혼합과정을 거치게 되며, 스팀-연료 혼합기로 형성되어 개질기(reformer)로 공급되게 된다. 이때, 물과 연료의 공급 상태에 따라 균일한 스팀-연료 혼합기가 형성되는지가 결정되며, 경우에 따라서는 고온의 가습기 내부의 국부적 온도분포의 큰 차이를 발생시켜 용접부의 균열을 발생시킬 수도 있기 때문에, 가습기의 설계와 함께 중요한 장치로 여겨진다. 본 연구에서는 다양한 가습기에 적용이 가능한 Mixer 모델을 설정하고, Analytic calculation을 통한 노즐설계와 1pass/Full scale 성능 실험 장치를 통해 상용화를 목표로 추진 되었으며, 특히 노즐별 유량분배 변동율은 ${\pm}3%$ 이내로 달성하고, 스팀/연료 공급 비율은 2:1 이내로 달성할 수 있는 시스템을 구축하게 될 것이다. 최종적으로 개발 완료 시 다양한 가습기에 직접 장착하여 운전이 가능할 수 있도록 실용화에 중점을 두고, 보다 안정적인 성능을 나타낼 수 있는 제품 개발이 가능하리라 사려된다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.13 no.1
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• pp.24-33
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• 2002

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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.10
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• pp.1361-1369
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• 2003

Design performance of hybrid power generation systems, comprised of a gas turbine and an atmospheric pressure molten carbonate fuel cell, has been analyzed. Two different configurations were analyzed and performances were compared. A reference calculation was performed for the design condition of a system under development and simulated results agreed well with the published data. Performances were analyzed in terms of main design parameters including turbine inlet temperature, operating temperature of the fuel cell and pressure ratio. Also examined were the effects of fuel utilization factor and heat exchanger effectiveness. It was found that the relationship between the turbine inlet temperature and the fuel cell temperature should be critically examined to evaluate achievable design performance. Considering current state of the art technologies, a system with the combustor located before the turbine could achieve higher efficiency and specific power than the other system with the combustor located after the turbine.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.17 no.4
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• pp.403-408
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• 2006

The plate reformer consisting of combustion chamber and reforming chamber for 25 kW MCFC stack has been operated and computational fluid dynamics was applied to estimate reactions and thermal fluid behavior in the reformer. The methane air 2-stage reaction was assumed in the combustion chamber, and three step steam reforming reactions were included in the calculation. Flow uniformity, reaction rate and species distribution, and temperature distribution were analyzed. In particular, temperature distribution was compared with the measurements to show good agreement in the combustion chamber, however, inappropriate agreement in the reformer chamber.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.28 no.1
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• pp.30-39
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• 2017

Interests in fuel cell based power generation systems are on the steady rise owing to various advantages such as high efficiency, ultra low emission, and potential to achieve a very high efficiency by a synergistic combination with conventional heat engines. In this study, the performance of a hybrid system which combined a molten carbonate fuel cell (MCFC) and an indirectly fired micro gas turbine adopting carbon dioxide capture technologies was predicted. Commercialized 2.5 MW class MCFC system was used as the based system so that the result of this study could reflect practicality. Three types of ambient pressure hybrid systems were devised: one adopting post-combustion capture and two adopting oxy-combustion capture. One of the oxy-combustion based system is configured as a semi-closed type, while the other is an open cycle type. The post-combustion based system exhibited higher net power output and efficiency than the oxy-combustion based systems. However, the semi-closed system using oxy-combustion has the advantage of capturing almost all carbon dioxide.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.04c
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• pp.231-233
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• 2007

본 논문은 신 발전방식 중 하나인 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, 이하 MCFC) 발전시스템에서 생성된 전력을 계통에 안정적으로 변환, 주입하기 위한 계통연계형 전력변환기를 설계, 제작하고 성능 시험을 수행한 결과이다. 250kW급 MCFC 시스템의 정격 사양 및 스택의 운전 형태를 기반으로 250kW급 전력변환기 구조 및 단위기기를 설계하였고 전력변환기는 크게 DC/DC 컨버터부와 DC/AC 인버터부로 구성된다. 본 논문은 MCFC 발전 시스템에 적용되는 전력변환기(Power Conditioning System, 이하 PCS)를 제작하고 성능을 확인하는데 목적이 있다.

• New & Renewable Energy
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• v.4 no.1
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• pp.11-18
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• 2008

In-situ lithiated NiO has been manufactured as a conventional cathode material of molten carbonate fuel cell (MCFC), however this material has a weakness for commercialization of MCFC because NiO is spontaneously dissolved into the electrolyte under MCFC operating conditions, resulting in short circuit between cathode and anode. In this research, therefore, $Co(OH)_2$-coated Ni powder was prepared by precipitation method with controlling pH at low temperature and atmospheric pressure. Modified cathode was fabricated by a conventional tape casting method and sintered at 700$^{\circ}C$ in a $H_2/N_2$ atmosphere, Based on characterization result, Pore size distribution and porosity was suitable for the cathode of MCFC. According to the result of dissolution, Ni solubility of modified cathode was 33% lower than that of conventional cathode. In addition, modified electrode showed a good performance from the single cell operation.