• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.646-652
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• 2022

Dead ended anode (DEA) 시스템은 수소극(anode) 출구를 막고 압력으로 연료를 공급하는 방식이다. DEA 방식은 시스템 단순화를 통해 연료이용효율과 전력 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만 DEA 운전 중 공기극(cathode)에서 수소극으로 질소와 물의 역확산으로 인한 범람(flooding)이 발생한다. 이러한 범람 현상은 연료전지 성능 저하와 전극 열화의 주요 요인이 된다. 따라서 DEA 운전 시 범람을 방지하기 위하여 연료전지 구조와 구성요소가 최적화되어야 한다. 본 연구에서는 DEA 시스템에서 연료전지의 성능과 연료이용효율 향상을 위해 발포 금속을 적용한 다공성 유로에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과, 공기극에 다공성 유로를 사용한 경우 효과적인 물 관리로 연료전지 성능과 배출 간격(purge interval)이 개선되었고, 이를 통하여 공기극 유로 구조가 물 역확산에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이에 반해 수소극의 다공성 유로가 연료전지 성능에 미치는 영향은 미미하였다. DEA 시스템에서는 발포 금속 물성이 배출 간격에 영향을 미치며 cell 크기가 큰 발포 금속에서 안정적인 성능을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1995년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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• pp.435-437
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• 1995

It is important to understand tile behaviours of tile high pressure DC glow discharge with a micro gap inside a pixel of the plasmas display panel. We prepared a narrow gap discharge system and have measured electron temperature and density by means of double probe methods in high pressure which was between 100torr and 200torr. And the electrode gap was 7mm. When the pressure varied from 100torr to 200torr, the negative glow was created at a distance less than 1mm from the cathode. And the length of the faraday dark space decreased from 8mm to 5mm. Hence probe measurements was mainly, performed in the region of the Faraday dark space. The dependence of electron temperature and density on the pressure and current density was same with that of the general flow discharge, i.e. as the pressure increased the electron temperature decreased and the density increased. But the spatial electron density distribution in the Faraday dark space was highly distorted because of the effect of high pressure.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.181-189
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• 2018

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system receives great attention as a promising power device for automotive applications. For the wide commercialization, the efficiency and performance of automotive PEMFC system should be further improved in terms of total system (stack and balance of plant [BOP]). Air supply module, which is a major part of the BOP, greatly affects the efficiency of automotive PEMFC system. In this paper, a systematic study on the low-pressure automotive PEMFC system was made in an attempt to enhance the net system efficiency. This study mainly presents an investigation of the effect of blower configuration (1-blower and 2-blower) on the net system efficiency of automotive PEMFC system. For this purpose, the effect of operating pressure and cathode stoichiometry on the system efficiency was investigated with stack temperature under the fixed net system power condition. Results indicate that 1-blower system is better in system efficiency over 2-blower system under an air stoichiometry of 2. However, 2-blower system is better in system efficiency under an air stoichiometry of 3. The simulation results show that the optimum operating strategy needs to be established for various blower system configurations considering blower performance maps.

• 전기화학회지
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• 제9권4호
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• pp.170-177
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• 2006

고분자 전해질 연료전지의 분리판의 유동채널 설계는 고전류밀도에서 발생하는 농도분극에 직접적인 영향을 줄 뿐 아니라 생성되는 물의 효과적인 전달을 위하여 매우 중요하다. 평행류 유로와 interdigitated 유로의 성능비교를 위하여 연료극과 공기극이 포함된 완전한 형태의 고분자 전해질 연료전지의 3차원 수치해석모델을 개발하였다. 수치해석모델을 사용하여 평행류 유동장과 interdigitated 유동장의 압력강하, 채널간의 물질전달, $H_2O$와 $O_2$의 농도 분포 그리고 i-V 성능을 비교하였다. 그 결과 물질전달에서 채널간의 대류에 의한 물질전할이 더욱 우수한 interdigitated 유동채널에서 성능이 더 높게 나타났으며 압력강하는 보다 크게 나타나 설계시 두가지 성능에 대한 상호보완이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.305-312
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• 2011

The use of a separator to control stack temperature in a molten carbonate fuel cell was studied by numerical simulation using a computational fluid dynamics code. The stack model assumed steady-state and constant-load operation of a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure. Representing a conventional cell type, separators with two flow paths, one each for the anode and cathode gas, were simulated under conditions in which the cathode gas was composed of either air and carbon dioxide (case I) or oxygen and carbon dioxide (case II). The results showed that the average cell potential in case II was higher than that in case I due to the higher partial pressures of oxygen and carbon dioxide in the cathode gas. This result indicates that the amount of heat released during the electrochemical reactions was less for case II than for case I under the same load. However, simulated results showed that the maximum stack temperature in case I was lower than that in case II due to a reduction in the total flow rate of the cathode gas. To control the stack temperature and retain a high cell potential, we proposed the use of a separator with three flow paths (case III); two flow paths for the electrodes and a path in the center of the separator for the flow of nitrogen for cooling. The simulated results for case III showed that the average cell potential was similar to that in case II, indicating that the amount of heat released in the stack was similar to that in case II, and that the maximum stack temperature was the lowest of the three cases due to the nitrogen gas flow in the center of the separator. In summary, the simulated results showed that the use of a separator with three flow paths enabled temperature control in a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.155-161
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• 2005

상용 CFD 프로그램인 FLUENT v5.3을 이용하여 용융탄산염 연료전지 스택의 수치 모사를 행하였다. FLUENT에 포함되어 있는 보존식들을 이용하면서, 사용자 정의함수를 이용하여 포함시킨 코드를 통해 전기화학적 반응과 부반응인 수성가스전이반응에 의한 질량과 가스 조성 변화 및 열이동을 고려하여 정확한 계산 결과를 얻고자 하였다. 모사에 사용된 스택은 6kW급과 25kW급 스택으로 각각 20개와 40개의 단위전지를 수직으로 적층한 형태이며 스택내로 주입되는 가스는 coflow형태로 각각의 채널을 흘러가게 설계되어 있다. 모사를 통해 알아본 스택 내 압력분포는 가스 흐름방향으로 압력강하가 일어나며 anode 채널보다 cathode 채널에서의 압력차가 더 크게 나타났다. 채널 내 속도분포는 전극 반응에 의한 질량 및 부피변화로 인해 anode 채널에서는 가스흐름 방향으로 속도가 증가하는 반면 cathode 채널에서는 속도가 감소하는 경향을 보였다. 스택 내 온도분포는 가스 흐름방향으로 증가하는 경향을 보였고, 계산결과와 실험결과가 대체로 일치함을 확인할 수 있었다. 수성가스전이반응을 포함한 모델과 그렇지 않은 모델을 비교한 결과 가스의 주입구 부분에서는 수성가스전이반응에 의해 흡열 반응이, 출구 부분에서는 발열반응이 일어나고, 이로 인해 입구와 출구의 온도차가 더 커짐을 확인하였다. 따라서 상용화 스택인 수백 kW급 이상의 대형 스택을 모사하기 위해서는 수성가스전이반응을 고려해야할 것으로 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.43-46
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• 2007

To find out the optimum design of hydrogen storage and supply tank using Metal Hydride (briefly MH) and to make clear the performance characteristics under various conditions are our research purpose. In order to use the low-temperature exhaust heat, $LaNi_{4.7}Al_{0.3}$ which operates under the low pressure of 1MPa is chosen, and we measure the basic properties, namely density, specific heat, PCT(Pressure-Concentration-Temperature) characteristic, and effective thermal conductivity. Then, a numerical calculation model of hydrogen storage using MH alloy is suggested and this thermal diffusion equation of model is solved by the backward difference method. This calculation results rate compared with the experimental results of the systems which installed 1kg MH alloy and, it is found out that our calculation model can well predict the experimental results. By the experimental using MH alloy, it is recognized that the hydrogen flow rate can control by the step adjustment of brine temperature.

• 한국재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.337-342
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• 2018

Using a high pressure homonizer, we report on the electrochemical performance of $Li_4Ti_5O_{12}(LTO)$ particles manufactured as anode active material for lithium ion battery. High-pressure synthesis processing is performed under conditions in which the mole fraction of Li/Ti is 0.9, the synthesis pressure is 2,000 bar and the numbers of passings-through are 5, 7 and 10. The observed X-ray diffraction patterns show that pure LTO is manufactured when the number of passings-through is 10. It is found from scanning electron microscopy analysis that the average size of synthesized particles decreases as the number of passings-through increases. $LiCoO_2-based$ active cathode materials are used to fabricate several coin half/full cells and their battery characteristics such as lifetime, rate capability and charge transfer resistance are then estimated, revealing quite good electrochemical performance of the LTO particles as an effective anode active material for lithium secondary batteries.

• 한국표면공학회지
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• 제31권6호
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• pp.317-324
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• 1998

TiN and TiCN films were deposited on the high speed steel by Cathode Arc Ion Plating(CAIP) Process to investigate the tool life extension effect. The experiment variables were bias voltage and deposit time for the TiN coating and reactive gas flow rate ($CH_4:N_2$) under fixing deposit pressure, are current, bias voltage for the TiCN coating respectively. The micro structure and mechanical properties were investigated and compared for among the coating conditions using various methods and machining practice.

• 대한화학회지
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• 제43권3호
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• pp.357-360
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• 1999