• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• New & Renewable Energy
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• v.4 no.2
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• pp.45-51
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• 2008

The fuel cell system is environment-friendly and energy efficient system. Especially, the fuel cell cogeneration systems providing heat and electricity to buildings have been developed and applied to a lot of sites in the world to cope with the global warming and $CO_2$ emission problem. This paper presents the result of study on the economic evaluation with super-micro fuel cell (SMFC) cogeneration system by varying the floor area ($132m^2{\sim}331m^2$) of the house, whose system capacity ranges from 0.10 kWe to 0.50 kWe. The electricity demand, heat demand, saved energy cost, and the simple pay-back period have been simulated for the various capacities of fuel cell cogeneration system. As a result, this study suggests the fuel cell system’s capacity decision strategy for a given house area. Contrary to conventional design assumptions, the smaller capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of large floor area to defense the progressive electricity tax, and the larger capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of small floor area to sell the electricity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.25-28
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• 2008

The fuel cell system is environment-friendly and energy efficient system. Especially, the fuel cell cogeneration systems providing heat and electricity to buildings have been developed and applied to a lot of sites in the world to cope with the global warming and $CO_2$ emission problem. This paper presents the result of study on the economic evaluation with super-micro fuel cell (SMFC) cogeneration system by varying the floor area ($132m^2{\sim}331m^2$) of the house, whose system capacity ranges from 0.10 kWe to 0.50 kWe. The electricity demand, heat demand, saved energy cost, and the simple pay-back period have been simulated for the various capacities of fuel cell cogeneration system. As a result, this study suggests the fuel cell system's capacity decision strategy for a given house area. Contrary to conventional design assumptions, the smaller capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of large floor area to defense the progressive electricity tax, and the larger capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of small floor area to sell the electricity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.21-24
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• 2006

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격 적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $20{\sim}100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개 질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 연료전지 자동차용 수소 인프라 조기 구축을 위하여 수소충전소 구축과 국산화 천연가스 수증기 개질기 개발을 병행하여 진행하였다. 수소 충전소 구축 부분은 충전소 부지 확보, 건물 건축, 각종 유틸리 티 설치의 토목 부분과 천연가스 개질형 수소 제조 유닛 설치, 수소 압축, 저장, 디스펜싱 시스템 설치를 포함하고 있으며 고압 설비에 대한 인허가 대응 및 안전대책 작업도 진행하였다. 구축된 수소충전소는 향후 연료전지 자동차 연계 실증 프로그램에 활용할 수 있다. 국산화 핵심 기술 개발을 위하여 열 및 시스템 통합 설계에 의 해 천연가스 수증기 개질기를 제작하고 내부 열교환 구조에 따른 개질기의 성능을 평가하였다. 개발된 개질기는 개질온도 $720^{\circ}C$, 수증기 대 카본 비 2.7의 운전조건에서 $23Nm^3/h$ 이상의 수소 생산이 가능하였으며 73% 이상의 개질 효율을 나타내었다. 개발된 천연가스 수증기 개질기는 향후 수소 정제용 PSA(Pressure Swing Adsorption) 시스템과 연계하여 수소충전소 국산화 엔지니어링 설계 패키지 개발의 핵심 기 술로 사용할 계획이다.시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.소/배후방사능비는 각각 $2.18{\pm}0.03,\;2.56{\pm}0.11,\;3.08{\pm}0.18,\;3.77{\pm}0.17,\;4.70{\pm}0.45$ 그리고 $5.59{\pm}0.40$이었고, $^{67}Ga$-citrate의 경우 2시간, 24시간, 48시간에 $3.06{\pm}0.84,\;4.12{\pm}0.54\;4.55{\pm}0.74 $이었다. 결론 : Transferrin에 $^{99m}Tc$을 이용한 방사성표지가 성공적으로 이루어졌고, $^{99m}Tc$-transferrin의 표지효율은 8시간까지 95% 이상의 안정된 방사성표지효율을 보였다. $^{99m}Tc$-transferrin을 이용한 감염영상을 성공적으로 얻을 수 있었으며, $^{67}Ga$-citrate 영상과 비교하여 더 빠른 시간 안에 우수한 영상을 얻을 수 있었다. 그러므로 $^{

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.49-52
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• 2008

The present study conducts a series of experiments to develop a novel air supplying module for a micro fuel cell using piezoelectric linear actuator. An intermittently and operating air breathing module with reciprocating motion of the linear actuator has been suggested in the present study. A test bench for a micro fuel cell system has been constructed to estimate performance of the active fuel cell system using the air supplying module. With the stroke and operating duty as main control parameters, the optimal operating method of the air supplying module has been discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.539-542
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• 2007

The transient response of PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is important criteria in the application of PEM fuel cell to real automotive system. In this work, using a transparent unit PEM fuel cell, the transient response and cathode flooding during load change are investigated. The cell voltage is acquired according to the current density change($0.3Acm^2$ to $0.6A/cm^2$) under various stoichiometry conditions and different flooding intensities, Also the cathode gas channel images are obtained by CCD imaging system simultaneously. The different level of undershoots appeared at the moment of load changes under different cathode stoichiometries and flooding intensities. The correlation of the dynamic behavior with stoichiometry and cathode flooding is induced from the results of these experiments.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.364-367
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• 2006

The decrease of polarization resistance in cathode is the key point for intermediate temperature SOFC(Solid Oxide Fuel Cell). In this study, the Influence of Co substitution in B-site at perovskite PSCM (Pr0.3Sr0.7CoxMn(1-x)) was investigated. The PSCM series exhibits excellent MIEC(Mixed ionic Electronic Conductor) properties. The ASR(Area Specific Resistance) of PSCM3773 was $0.174{\Omega}cm^2\;at\;700^{\circ}C$. The activation energy of PSCM3773 was also lower than other compositions of PSCM. The ASR values were increased gradually during the thermal cycling test of PSCM37773 due to the delamination between electrolyte and cathode materials.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.81-84
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• 2006

To investigate the characteristics of water droplet on the gas diffusion layer from both upper-view and side-view of flow channel, a rig test apparatus was designed and fabricated with L-shape acryl plate in a $1mm{\times}1mm$ micro-channel. This experimental device is used to simulate the single droplet growth and its transport process under fuel cell operating condition. As a first step, we investigated the growth and transport of single water droplet with working temperature and air flow velocity. The contact angle and its hysteresis of water droplet at departing moment are measured and analyzed. It is expected that this study can provide the basic understanding of liquid water droplet behavior in gas flow channel and GDL interface during the PEM fuel cell operation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.86.2-86.2
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• 2011

저온형 연료전지인 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DMFC)는 친환경적인 발전 시스템, 높은 에너지 효율의 장점 때문에 주목을 받고 있으나 연료극의 촉매로 사용되는 금속은 고가의 귀금속인 Pt와 Ru가 요구되어 제조비용이 비싸기 때문에 촉매의 양을 줄이고, 반응 도중 생성되는 CO에 의한 촉매의 피독 문제 등 해결하여야 할 점이 산적해 있어 연료전지 중 촉매의 활성을 높이는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 종래의 MEA의 촉매층 제조공정은 우선 환원석출법에 의해 Pt-Ru/C를 합성하고 Nafion 용액에 혼합하여 Pt-Ru/C 슬러리를 제조한다. 이 방법에서는 carbon sheet에 spray 방법으로 Pt-Ru/C 촉매층이 만들어지기 때문에, Pt-Ru 촉매가 Nafion에 의해 부분적으로 매몰되어 촉매의 전기화학적 활성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 해결하는 방안으로 펄스전류를 이용하여 Pt-Ru 합금입자를 carbon sheet에 전기화학적으로 담지 시켜 Nafion에 매몰되는 것을 방지하는 펄스전해법 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매의 입자크기가 일반적으로 50~70 nm 이상으 크기 때문에 촉매의 낮은 활성이 문제점으로 야기되고 있다. 본 연구에서는 Pt-Ru/C 촉매층 제조 문제점을 해결하고, 촉매의 전기화학적 활성을 증가시키기 위해서 2~4 nm Pt-Ru 콜로이드를 전해액으로 사용하고, 전기영동법을 이용하여 Pt-Ru 나노 입자를 carbon sheet($1{\times}1cm^2$) 에 담지 시켰다. 전기영동법에서 균일한 Pt-Ru 촉매층의 제조를 위해 전류인가 방법으로는 펄스전류를 사용하였고, 실험변수로는 전해액 pH, duty cycle, 담지시간을 선정하였다. 합성된 Pt-Ru 콜로이드를 TEM분석으로 나노입자의 크기와 분산성 분석하였고, 콜로이드 나노입자의 표면전하 상태를 분석하기 위해 zeta-potential을 분석하였다. Pt-Ru/C의 촉매의 전기화학적 활성을 분석하기 위하여 0.5 M H_2SO_4$ 와 1 M $CH_3OH$ 혼합용액에 CV(Cyclic Voltammetry)실시하였고, carbon sheet 전극 상 Pt-Ru의 분산성 확인을 위하여 FE-SEM분석을 수행하였다.