We present a novel flow-rate independent cell counter using a fixed control volume between double electrical sensing zones. The previous device based on the single electrical cell sensing in a given flow-rate requires an accurate fluid volume measurement or precision flow rate control. The present cell counter, however, offers the flow-rate independent method for the cell concentration measurement with counting cells in a fixed control volume of $22.9{\pm}0.98{\mu}{\ell}$. In the experimental study, using the RBC (Red Blood Cell), we have compared the measured RBC concentrations from the fabricated devices with those from Hemacytometer. The previous and present devices show the maximum errors of $20.3\%\;and\;16.1\%$, which are in the measurement error range of Hemacytometer (about $20\%$). The present device also shows the flow-rate independent performance at the constant flow-rates ($5{\mu}{\ell}/min$ and $10{\mu}{\ell}/min$) and the varying flow-rate (4, 2, and $4{\mu}{\ell}/min$). Therefore, we demonstrate that the present cell counter is a simple and automated method for the cell concentration measurement without requiring an accurate fluid measurement and precision flow-rate control.
Shiomi, Norimasa;Cai, W.X.;Muraoka, A.;Kaneko, K.;Setoguchi, T.
Journal of Mechanical Science and Technology
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제15권12호
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pp.1860-1868
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2001
An experimental investigation was carried out to clarify unsteady flow fields with rotating stall cell, especially behavior of stall cell, in a high specific-speed diagonal flow fan. As its specific-speed is vary high for a diagonal flow fan, its pressure-flow rate curve tends to indicate unstable characteristics caused by rotating stall similar to axial flow fan. Although for an axial flow fan many researchers have investigated such the flow field, for a diagonal flow fan tittle study has been done. In this study, velocity fields at rotor Inlet in a high specific-speed diagonal flow fan were measured by use of a single slant hot-wire probe. These data were processed by using the "Double Phase-Locked Averaging"(DPLA) technique, i. e. phases of both the rotor blade and the stall cell were taken into account. The behaviors of stall cell at rotor inlet were visualized for the meridional, tangential and radial velocity.
Various studies about metallic bipolar plates have been conducted to improve fuel cell performance through flow field design optimization. These research works have been mainly focused on fuel cells for vehicle, but not fuel cells for building. In order to reduce the price and volume of fuel cell stacks for building, it is necessary to apply a metallic flow field, In this study, for a metallic flow field applied to a fuel cell for building, the effect of a change in the flow field shape on the performance of a polymer electrolyte membrane fuel cell was confirmed using a model and experiments with a down-sizing single cell. As a result, the flow field using a metal foam outperforms the channel type flow field because it has higher internal differential pressure and higher reactants velocity in gas diffusion layer, resulting in higher water removal and higher oxygen concentration in the catalyst layer than the channel type flow field. This study is expected to contribute to providing basic data for selecting the optimal flow field for the full stack of polymer electrolyte membrane fuel cells for buildings.
Bifidobacterium longum을 고농도 배양하기 위하여 최적 생육 조건을 조사하고 cross-flow filtration으로 생육 저해 대사산물인 lactic acid와 acetic acid를 제거하면서 균체 순환 배양을 사용하였다. 회분 배양에서는 탄소원으로 glucose를 50 g/l 농도로 사용하고 초기 pH 6.5인 경우 생육이 가장 높았다. B. longum을 cross-flow filtration으로 12시간 배양한 결과, 희석속도 $0.31h^{-1}$에서 최대 균체농도에 도달하여 16.4g/l의 건조균체량을 얻었으며 이로써 회분 배양시 보다 약 4배 높은 균체를 생산하였다.
In this study, computational fluid dynamics (CFD) analysis was conducted to investigate the flow pattern and to find the occurrence of dead zones in an existing capacitive deionization (CDI) cell. Newly designed cells-specifically designed to avoid dead zones-were analyzed by CFD in accordance with the flow rates of 15, 25 and 35 ml/min. Next, the separation performances between the existing and newly designed cell were compared by conducting CDI experiments in terms of salt removal efficiency at the same flow rates. Then, the computational and experimental results were compared to each other. The salt removal efficiencies of the hexagon flow channel 1 (HFC1) and hexagon flow channel 2 (HFC2) were increased 88-124% at 15 ml/min and 49-50% at 25 ml/min, respectively. There was no difference between the existing cell and the foursquare flow cell (FFC) at 35 ml/min.
Effects of reactant gas flow rates and starvation on phosphoric acid fuel cell performance were studied. As the reactant gas flow rates increased, the cell performance increased and then the cell maintained constant performance. The optimum flow rates of hydrogen, oxygen and air under galvanostatic condition of 150 mA/cm$_{2}$ are found to be 5cc/min cm$_{2}$ 5cc/min cm$_{2}$ and 15cc/min cm$_{2}$ at room temperature and 1 atm, respectively. Also the open circuit voltage of single cell decreased with increasing oxygen flow rate due probably to the decreased probably to the decreased oxygen pressure in the cathode side. Hydrogen and oxygen starvation resulted in voltage loss of about 5mV and 0-2mV, respectively. The voltage loss was independent of starvation time. These results were discussed from point of view of electrochemical reaction of the cell. (author). 9 refs., 8 figs.
For proton exchange membrane fuel cell, it is very important to design the flow channel on separation plate optimally to maximize the current density at same electrochemical reaction surface and reduce the concentration polarization occurred at high current density. In this paper, three dimensional computation model including anode and cathode domain together was developed to examine effects of flow patterns and operation conditions such as humidity and operating temperature on performance of fuel cell. Results show that voltage at counter flow condition is higher than that at coflow condition in parallel and interdigitated flow pattern. And fuel cell with interdigitated flow pattern which has better mass transport by convection flow through gas diffusion layer has higher performance than with parallel flow pattern but its pressure drop is increased such that the trade off between performance and pressure drop should be considered for selection of flow pattern of fuel cell.
Solid oxide fuel cells (SOFCs) is the high efficiency fuel cell operating at high temperatures ranging from 700-1000℃. Design of the flow paths of the fuel and air in SOFCs is important to improve cell performance and prevent cell degradation. However, the uneven distribution of current density in the traditional type having one inlet and outlet causes cell degradation. In this regard, the parallel flow path with two inlet and outlets was designed and compared to the traditional type based on computational fluid dynamics (CFD) simulation. To check the cell performance, hydrogen distribution, velocity distribution and current density distribution were monitored. The results validated that the parallel designs with two inlets and outlets have a higher cell performance compared to the traditional design with one inlet and outlet due to a larger reaction area. In case of uniform-type paths, more uniform current density distribution was observed with less cross-sectional variation in flow paths. In case of contracted and expanded inflow paths, significant improvement of performance and uniform current density was not observed compared to uniform parallel path. Considering SOFC cell with uniform current density can prevent cell degradation, more suitable design of SOFC cell with less cross-sectional variation in the flow path should be developed. This work can be helpful to understand the role of flow distribution in the SOFC performance.
In this study, two types of central flow distributor designs are presented and compared to obtain the optimal compact design which has the least flow resistance and the uniform flow distribution in a vehicular fuel cell stack. For effective and reliable prediction on the thermo-flow characteristics of the reactants flow over the entire fuel cell stack domain, open channel flow in the bipolar plates of the power generating cells were simulated by applying a simplified flow resistance model with an empirical porous concept. A number of case studies were performed to figure out an optimal configuration of a central flow distributor device in terms of the time-dependent thermo-flow behavior and load-dependent flow distribution. The results showed that the stable and load-independent thermo-flow uniformity is very design specific, which is closely associated with the design of central manifolding devices in order to achieve the enhanced volumetric power density and the reliable long-lasting operating of fuel cells.
단순한 모델링이 아닌 3차원의 정밀한 모델링을 이용하여 연료전지 내부에서의 상황을 모사하였다. 자동차 엔진, 비행기 등의 설계에 있어서 실제 실험의 횟수를 줄여주기 위하여 매우 정밀한 전산유체역학(CFD)이 사용된다. 본 연구에서는 CD-ADAPCO사의 STAR-CD를 이용하여 고체고분자전해질형 연료전지(PEMFC)의 성능을 분석하였다. PEMFC 단위전지의 형상과 유로의 흐름의 변화에 따른 성능의 영향성을 분석하였다. 그 결과 rectangular cell 의 성능이 square cell 보다 높게 나타났으며 유체흐름의 방향은 성능에 큰 영향을 미치지 못했다. 또한 공기의 과잉률에 따른 전체적인 연료전지의 성능을 비교하였으며, 또한 PEMFC 내부에서의 전류밀도의 분포에 관한 분석을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 그 결과 flip-flow의 경우가 co-flow의 경우에 비하여 최대치와 최고치의 값의 편차가 작은 것으로 확인되어 보다 균일한 분포를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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