• 전기화학회지
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• 제7권2호
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• pp.69-79
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• 2004

전산모사를 이용하여 특성을 정확하게 모사하기 위해서는 전지 내부에서 발생하는 다양한 물리적, 화학적 현상을 고려하여야 한다. 이를 위해, 본 연구에서는 다양한 전지 내부 현상에 대한 변수를 고려할 수 있는 전산유체 상용코드인 CFD-ACE+를 이용하여 평판형 고체산화물 연료전지의 작동 특성을 분석하였다. 단위 스택에서 발생하는 물질전달과 열전달 및 전기화학 반응에 의한 전하이동을 복합적으로 고려하여, 작동조건 하에서 각 공정적, 구조적 변수 변화에 따른 전지특성을 예측하였다. 이러한 전산모사 방법을 통하여 확산과 유동에 의한 전지 내 반응물과 생성물의 mass fraction 분포와 단위 스택의 내부 온도분포 그리고 전지 특성을 나타내는 polarization curve에 의한 고체산화물 연료 전지의 분극 특성을 정성, 정량적으로 제시하였다. 본 연구를 통해 평판형 단위 스택 내에서의 다양한 변수 변화에 따른 전지의 작동 특성에 대한 효율적 예측이 가능하였고, 고체산화물 연료전지 작동 시 발생하는 현상에 대한 전산모사 접근법을 체계적으로 제시할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권12호
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• pp.854-859
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• 2005

Performance of micro scale intermediate temperature solid oxide fuel cell system has been successfully evaluated by computer simulation based on macro modeling. Two systems were studied in this work. The one is designed that the ceria-based electrolyte placed between composite electrodes and the other is designed that electrodes alternately placed on the electrolyte. The injected gas was composed of hydrogen and air. The polarization curve was obtained through a series of calculations for ohmic loss, activation loss and concentration loss. The calculation of each loss was based on the solving of mathematical model of multi physical-phenomena such as ion conduction, fluid dynamics and diffusion and convection by Finite Element Method (FEM). The performance characteristics of SOFC were quantitatively investigated for various structural parameters such as distance between electrodes and thickness of electrolyte.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2005년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.186-192
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• 2005

A numerical study on the performance of a PEMFC was performed by using a CFD-ACE+commercial program. The effects of width, hight and shape of channel cross section and mass flow rate were investigated. In order to check the validity of the simulation, comparisons were carried out between predictions and experimental data available in the literature and shows the reasonable agreement. It is found that only the width of channel is strongly related to the performance of a PEMFC, while other factors have no marked effects.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.125.2-125.2
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• 2010

In this paper, both theoretical and experimental investigations have been performed to examine the effects of key operating parameters on the cell performance of a DMFCs (i.e., methanol feed concentration and operating temperature). For experiment, the membrane electrode assemblies (MEAs) were prepared using a conventional MEA fabrication method based on a catalyst coated electrode (CCE) and tested under various cell temperatures and methanol feed concentrations. The polarization curve measurements were conducted using in-house-made $25cm^2$ MEAs. The voltage-current density data were collected under three different cell temperatures ($50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, and $70^{\circ}C$) and four different methanol feed concentrations (1 M, 2 M, 3 M, and 4 M). The experimental data indicate that the measured I-V curves are significantly altered, depending on these conditions. On the other hand, previously developed one-dimensional, two-phase DMFC model is simulated under the same operating conditions used in the experiments. The model predictions compare well with the experimental data over a wide range of these operating conditions, which demonstrates the validity and accuracy of the present DMFC model. Furthermore, both simulation and experimental results exhibit the strong influences of methanol and water crossover rates through the membrane on DMFC performance and I-V curve characteristics.

• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.16-22
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• 2024

고분자전해질막 연료전지는 작동온도가 낮아, 다른 종류의 연료전지에 비해 빠른 시동과 응답 특성을 가진다는 장점이 있다. 시뮬레이션 연구는 비용과 시간 측면에서 이점이 있어 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 기존의 수식에 단위전지의 기체확산층에 잔류하는 물의 저항을 추가하여 실제 데이터와 모델데이터를 비교했다. 실험은 25 cm² 단위 전지로 진행됐으며, 1차 임피던스 측정, 활성화, 분극곡선 데이터 획득 후 정지 시간을 0, 10, 60분으로 가지는 샘플로 나눠 실험했다. 이는 기체확산층 내부의 잔류 중인 물이 증발할 시간을 0분, 10분, 60분 부여했다고 볼 수 있다. 휴식기간을 가지지 않는 경우, 같은 전위 및 같은 유량에서 성능 향상의 폭은 큰 차이를 보이지 않았으나, 휴식기간을 가진 막전극 접합체의 경우 임피던스 측정 시 성능 향상이 확인되었다. 저항 감소크기를 과전압으로 바꿔, 연료전지모델에 잔류수가 존재할 경우와 존재하지 않을 경우의 전압 차이를 비교했으며 그 결과로 농도손실이 주를 이루는 고전류밀도 영역의 오차율이 줄어든 것을 확인하였다.