• 사물인터넷융복합논문지
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• 제9권3호
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• pp.93-98
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• 2023

논문에서는 어닐링 시뮬레이션에 근거한 인공 뉴럴 네트워크를 구축한다. 미세 유동채널의 전기화학적 가공 파라미터와 채널 형태 간의 매핑은 샘플의 학습에 의하여 이루어진다. 스텐리스강 표면에 대한 미세 유동채널의 전기화학적 가공의 깊이와 넓이가 예측되고, 형성된 네트워크 모델을 입증하기 위한 NaNO3 해 내부의 펄스 전원공급기와 함께 유동채널의 실험이 진행된다. 결과적으로, "4-7-2" 구조를 갖는 인공 뉴럴 네트워크에 의한 어닐링 시뮬레이션으로 예측된 채널의 깊이와 넓이는 실험값에 매우 근접한다. 그 오차는 5.3% 미만이다. 예측된 데이터와 실험 데이터는 전기화학적 가공 과정에서의 에칭 규격이 전압 및 전류의 밀도와 매우 밀접한 관계가 있음을 보여준다. 전압이 5V보다 작을 때에는 채널 내에 "작은 섬"이 형성된다; 반면에 전압이 40V보다 클 때에는 채널의 측면 에칭이 비교적 크고 채널 사이의 "댐"은 사라지게 된다. 전압이 25V일 때 채널의 가공 형태는 최적이 된다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권2호
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• pp.641-646
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• 2015

In this paper, a zinc electrowinning cell is fully optimized to achieve a uniform current distribution at electrode surfaces. To effectively deal with an electromagnetically coupled problem with multi-dimensional design variables, a sampling-based sensitivity approach is combined with a highly tuned multiphysics simulation model. The model involves the interrelation between electrochemical reactions and electromagnetic phenomena so as to predict accurate current distributions in the electrowinning cell. In the sampling-based sensitivity approach, Kriging-based surrogate models are generated in a local window, and accordingly their sensitivity values are extracted. Such unique design strategy facilitates optimizing very complicated multiphysics and multi-dimensional design problems. Finally, ten design variables deciding the electrolytic cell structure are optimized, and then the uniformity of current distribution in the optimized cell is examined through the comparison with existing cell designs.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권1호
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• pp.1-6
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• 2011

This paper summarized concept, manufacture and results of the micro-tubular solid oxide fuel cells (SOFCs). The cells were fabricated by co-sintering of extruded micro-tubular anode support and electrolyte coating layer, and then additional cathode coating. The cells showed quick voltage rising within 1 minute, and the electrochemical performances were closely related to the balance of fuel utilization and performance loss. And a thermal-fluid simulation model was also reported in combination with the electrochemical evaluation results on the GDC-based micro-tubular SOFCs.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.257-268
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• 2017

본 논문에서는 우선 전기화학 유효도 모델에 기반하여 고체산화물 연료전지의 효율적인 2차원 해석모델을 제안하였다. 전기화학 유효도 모델은 연료전지 전극내 전해질 근처의 얇은 활성기능층에서 일어나는 복잡한 반응/전달현상을 고려하여 전극의 전류생산 성능을 정확하게 예측할 수 있는 장점을 가진다. 개발된 2차원 해석모델은 신뢰성을 검증한 후 음극지지 고체산화물 연료전지의 유로 횡방향 전류밀도 및 산소농도 분포를 계산하는데 사용되었으며 이를 통해 다공성 양극에서의 산소고갈 특성을 고찰하였다. 또한 효율적이면서도 정확한 계산을 위한 유로 횡방향 최소 필요격자수에 대한 수치해석 연구도 진행하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제13권4호
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• pp.516-527
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• 2013

This paper presents a new overall system for state-of-available-power (SoAP) prediction for a lithium-ion battery pack. The essential part of this method is based on an adaptive network architecture which utilizes both fuzzy model (FIS) and artificial neural network (ANN) into the framework of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). While battery aging proceeds, the system is capable of delivering accurate power prediction not only for room temperature, but also at lower temperatures at which power prediction is most challenging. Due to design property of ANN, the network parameters are adapted on-line to the current battery states (state-of-charge (SoC), state-of-health (SoH), temperature). SoC is required as an input parameter to SoAP module and high accuracy is crucial for a reliable on-line adaptation. Therefore, a reasonable way to determine the battery state variables is proposed applying a combination of several partly different algorithms. Among other SoC boundary estimation methods, robust extended Kalman filter (REKF) for recalibration of amp hour counters was implemented. ANFIS then achieves the SoAP estimation by means of time forward voltage prognosis (TFVP) before a power pulse occurs. The trade-off between computational cost of batch-learning and accuracy during on-line adaptation was optimized resulting in a real-time system with TFVP absolute error less than 1%. The verification was performed on a software-in-the-loop test bench setup using a 53 Ah lithium-ion cell.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.393-400
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• 2017

For comparison to the Li-ion battery, evaluating a thermal battery must consider additional variables. The first one is the temperature difference between the battery and its unit cell. Thermal batteries and their unit cells have a temperature difference that is caused by the thermal battery activation mechanism and its shape. The second variable is the electrochemical reaction steps. Most Li-ion batteries have a constant electrochemical reaction at the electrode, and battery voltage is affected when the concentration of Li ions is changed. However, a thermal battery has several steps in its electrochemical reaction, and each step has a different potential. In this study, we used unit cell discharge tests based on interpolating a 4D lookup table to estimate the performance of a thermal battery. From the test results, we derived an estimation algorithm by interpolating the table, which is queried from specified profile groups. As a result, we found less than a 5 percent difference between estimation and experiment at the 1.3 V cut-off time.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.291-309
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• 2020

Chromium was electrodeposited from deep eutectic solvents-based Cr³⁺ electrolytes on HB-pencil graphite electrode. Factors influencing the electrochemical behavior and the processes of Cr nucleation and growth were explored using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques, respectively. Cr³⁺ reduction was found to occur through an irreversible diffusion-controlled step followed by another irreversible one of impure diffusional behaviour. The reduction behavior was found to be greatly affected by Cr³⁺ concentration, temperature, and type of hydrogen bond donor used in deep eutectic solvents (DESs) preparation. A more comprehensive model was suggested and successfully applied to extract a consistent data relevant to Cr nucleation kinetics from the experimental current density transients. The potential, the temperature, and the hydrogen bond donor type were estimated to be critical factors controlling Cr nucleation. The nucleation and growth processes of Cr from either choline chloride/ethylene glycol (EG-DES) or choline chloride/urea (U-DES) deep eutectic solvents were evaluated at 70℃ to be three-dimensional (3D) instantaneous and diffusion-controlled, respectively. However, the kinetics of Cr nucleation from EG-DES was found to be faster than that from U-DES. Cr nucleation was tending to be instantaneous at higher temperature, potential, and Cr³⁺ concentration. Cr nuclei electrodeposited from EG-DES were characterized at different conditions using scanning electron microscope (SEM). SEM images show that high number density of fine spherical nuclei of almost same sizes was nearly obtained at higher temperature and more negative potential. Energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis confirms that Cr deposits were obtained.

• 방사성폐기물학회지
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• 제12권3호
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• pp.245-251
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• 2014

사용후핵연료 파이로 공정은 전기화학 이론들에 기초하여 개발되고 있다. 공정 모사는 공정 개발과 실험데이터 해석에 주요한 방법 중 하나로 파이로 공정에서도 필요한 접근 방법 중 하나이다. 현재까지 파이로 공정의 공정 모사는 전해정련 공정 위주로 진행되어 왔으며 전해환원 공정에 대한 연구는 많지 않았다. 전해환원 공정은 전해정련 공정과 달리 기체 발생과 다공성 전극의 특징을 지니고 있기 때문에 공정 모사를 위한 모델 개발을 위해서는 이를 고려한 수식들이 필요하게 된다. 본 연구에서는 전기화학 셀 해석에 필요한 열역학, 물질전달, 반응공학 이론 중 전해환원 공정 모델 개발에 필요한 개념과 수식들을 정리하여 제시하였다. 전해환원 셀을 구분하여 각 부분에 적용해야하는 수식들을 나열했으며 각 부분들 연결에 사용되는 경계조건들 역시 제시하였다. 이들 수식들은 추후 모델 개발에 기초로 사용될 수 있으며 실험데이터와 결합시켜 결정되어야 하는 매개변수 파악에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-7
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• 2010

본 연구에서는 LiCl-KCl/Cd계의 전해제련 공정을 대상으로 악티늄 및 희토류족 원소들의 전해이동을 모델링하고 해석하였다. 이 공정에서 용융염 전해질과 액체 카드뮴 음극간의 확산 경계층 계면에서 확산제한 전기화학반응 및 물질수지를 고려한 단순화된 동적모델을 수립하였다. 제안된 모델링 접근방법은 음극에서 일어나는 금속염의 반쪽 전지 환원반응에 기초를 둔 모델이다. 이 모델을 사용하여 정전류 전해공정에서 주어진 인가전류 조건을 만족하는 시간까지의 전해이동과 연계된 농도거동, 각 원소의 패러데이 전류 그리고 시간 함수의 전기화학 전위를 예측하는 가능성을 보여주었다. 선택된 5성분 원소(U, Pu, Am, La, Nd)계의 결과를 예비 모사하여 전산모델이 전기화학적 특성을 이해하고 개선된 전해제련로를 개발하기 위한 정보를 제공할 수 있는가를 평가하였다.