• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.243-251
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• 1998

내부개질형 용융탄산염 연료전지는 일반적인 연료전지가 갖는 고효율, 저공해, 모듈화 가능성 등의 장점 이외에도, 스택의 반응열을 열교환 없이 직접 개질반응에 이용하는 내부개질 특성 때문에 발전 설비의 단순화에 따른 추가 열효율의 상승이라는 장점을 갖는다. 또한 외부개질 용융탄산염 연료전지가 중앙집중식 대형 발전에 적합한 것과는 달리 내부개질형은 수십 MW 이하의 분산배치형 혹은 현장설치형에 더욱 적합하다는 특징이 있다. (중략)

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.66-70
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• 2007

현재 많은 연구들이 작은 크기에 여러 공정을 집적시킬 수 있는 장점을 가진 마이크로 장치의 개발과 활용에 집중되고 었다. 마이크로 장치에서 가장 중요한 것은 미세 유동의 효율적인 제어이다. 본 연구에서는 마이크로 장치에 직접 적용 가능한 표면 개질 된 마이크로 채널의 유동에 대하여 고려하였다. 표면 개질(surface treatment)은 물리적, 화학적인 작용을 통해서 채널 내부 표면의 습윤성을 변화시켜 유동을 제어하는 방법이다. 친수성(glass)을 가지는 마이크로 채널 내부의 일부를 소수성(teflon)으로 개질 후, 고속카메라를 이용하여 채널 내부를 흐르는 유체의 유동 경계면 변화를 분석하였다. 또한 유동 해석을 위한 상용 코드(CFD-ACE)를 이용하여 유동에 대한 수치 해석을 진행하여 가시화된 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 결과와 수치 해석 결과를 통해, 친수성과 소수성 표면 배열에 따른 일시적인 유동 변화를 관찰하였다. 본 연구 결과를 통해 마이크로 채널 유동의 최적화 상태를 찾을 수 있으며, 보다 용이한 미세 유동 제어가 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.9-12
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• 2008

The internal reforming of n-Butane on Ni-YSZ and Cu-Ceria-YSZ was investigated with anode granule at steam to carbon ratio from 0 to 3 and at temperature of $750^{\circ}C$. Although hydrogen production was lager at Ni-YSZ, resistivity for carbon deposition was better at Cu-Ceria-YSZ. These phenomena occur because unwanted side reaction go on with reforming reaction for hydrogen production at Ni-YSZ.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.5
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• pp.652-659
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• 1999

The trend of poisoning of reforming catalyst along with the position of anodic catalyst bed was studied. Keeping the conditions that steam to carbon ratio was 2.5, operating voltage was 0.75 V, current density was $140mA/cm^2$, the unit cell was operated during 24 hrs at a steady state. And then the cell was stopped, the catalysts packed in the position of inlet, middle and outlet were sampled individually and then the amount of carbon, Li and K poisoned were analysed. After 100 hrs operated, the catalysts at the same positions were analysed at the same manner. The result of this experiment was as followings. After 24 hrs operated, the poisoning amounts of Li and K in the catalyst were 0.27 wt% at inlet, 0.23 wt% at middle and the highest value 1.59 wt% at outlet. After 100 hrs, the amount of poisoning is the highest in the catalyst packed at the inlet of unit cell. The performance simulation of unit cell explained these trends of poisoning catalysts. The simulation told that the catalyst in the region of the inlet of unit cell treated the 90% of initial methane flow rate and the highest electrochemical reaction happened in this region. So the catalysts of this region were the most poisoned with carbon, Li and K and also the rate of poisoning is faster than that of the catalyst at other regions. The temperature at the region of outlet of unit cell was $30^{\circ}C$ higher than that of other regions, so more Li, and K vaporized than at other regions and little reforming reaction at this region made the catalysts poisoning rate low.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.2-224.2
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• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.31 no.5
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• pp.473-481
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• 2007

Compared to other types of fuel cells, SOFC has advantages like a wide output range and the direct use of hydrocarbon fuel without the process of external reforming. Particularly because the direct use of fuel without reforming reaction is closely linked to overall system efficiency, it is a very attractive advantage. We tried the operation with methane. However, although methane has a small number of carbons compared to other hydrocarbon fuels, our experiment found the deposition of carbon on the surface of the SOFC electrode. To overcome the problem, we tried the operation through activating internal reforming. The reason that internal reforming was possible was that SOFC runs at high temperature compared to other fuel cells and its electrode is made of Ni, which functions as a catalyst favorable for steam reforming.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.24 no.5
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• pp.401-412
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• 2013

The paper is to study on the simulation of the micro/macroscale thermo-electrochemical model of a single cell of anode-supported SOFC with direct internal reforming. The coupled heat and mass transport, electrochemical and reforming reactions, and fluid flow were simultaneously simulated based on mass, energy, charge conservation. The micro/macroscale model first calculates the detailed electrochemical and direct internal reforming processes in porous electrodes based on the comprehensive microscale model and then solve the macroscale processes such as heat and mass transport, and fluid flow in SOFCs with assumption of fully-developed flow in gas channel. The simulation results evaluate the overall performance by analyzing distributions of mole fraction, current density, temperature and microstructural design in co/counter flow configurations.

• Clean Technology
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• v.26 no.4
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• pp.329-335
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• 2020

Methanol synthesized from renewable hydrogen and captured CO2 has recently attracted great interest as a sustainable energy carrier for large-scale renewable energy storage. In this study, molten carbonate fuel cell's performance was investigated with the direct conversion of methanol into syngas inside the anode chamber of the cell. The internal reforming of methanol may significantly improve system efficiency since the heat generated from the electrochemical reaction can be used directly for the endothermic reforming reaction. The porous Ni-10 wt%Cr anode was sufficient for the methanol steam reforming reaction under the fuel cell operating condition. The direct supply of methanol into the anode chamber resulted in somewhat lower cell performance, especially at high current density. Recycling of the product gas into the anode gas inlet significantly improved the cell performance. The analysis based on material balance revealed that, with increasing current density and gas recycling ratio, the methanol steam reforming reaction rate likewise increased. A methanol conversion more significant than 90% was achieved with gas recycling. The results showed the feasibility of electricity and syngas co-production using the molten carbonate fuel cell. Further research is needed to optimize the fuel cell operating conditions for simultaneous production of electricity and syngas, considering both material and energy balances in the fuel cell.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.11 no.10
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• pp.231-236
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• 2020

A water reforming reaction high-speed turning incinerator test facility was prepared. The reforming reaction chamber and the combustion chamber were directly connected. The incinerator and dust collecting device were integrated and made into a double bulkhead type air cooling structure. The blower is built into the dust collector to improve spatial efficiency. An axial flow type multi-stage dust collector was applied by collecting dust by using a plurality of dust collecting bins attached to the side of the dust collecting part. As a result of measuring dioxin among the exhausted gases, results below the standard value were obtained. As a result of measuring exhaust gas and heavy metals, results were obtained below the environmental standard.

• 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.