• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권6호
• /
• pp.593-601
• /
• 2011

다양한 작동 조건에서 고분자 전해질형 연료전지의 성능 변화를 예측하기 위한 해석 프로그램을 구성하여 열관리가 시스템의 성능에 미치는 영향을 해석하였다. 전체 시스템은 연료전지 스택, 공기공급계, 연료공급계, 열 관리계로 구성 되었으며 각 구성부의 설계점을 고려하여 열역학적 모델링을 적용 하였다. 외기온 변화와 냉각 시스템의 성능 변화에 따라 연료전지 스택의 온도 및 출력 변화가 예상되므로 탈설계 해석을 하여 전체 시스템의 성능 변화를 예측하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.136-146
• /
• 2019

A solid oxide fuel cell (SOFC) based hybrid desiccant cooling system model is developed to study the effect of fuel utilization rate of the SOFC on the reduction of energy consumption and $CO_2$ emission. The SOFC-based hybrid desiccant cooling system consists of an SOFC system and a Hybrid desiccant cooling system (HDCS). The SOFC system includes a stack and balance of plant (BOP), and HDCS. The HDCS consists of desiccant rotor, indirect evaporative cooler, electric heat pump (EHP), and heat exchangers. In this study, using energy load data of a commercial office building and SOFC-based HDCS model, the amount of ton of oil equivalent (TOE) and ton of $CO_2$ ($tCO_2$) are calculated and compared with the TOE and $tCO_2$ generation of the EHP using grid electricity.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.300-308
• /
• 2009

In a pursuit of the development of alternative mobile power sources with a high energy density, a planar and air-breathing PEMFCs with a new type of hydrogen cartridge which uses onsite $H_2$ generated from sodium borohydride ($NaBH_4$) hydrolysis have been investigated for use in advanced power systems. Two types of $H_2$ generation through $NaBH_4$ hydrolysis are available: (1) using organic acids such as sulphuric acid, malic acid, and sodium hydrogen carbonate in aqueous solution with solid $NaBH_4$ and (2) using solid selected catalysts such as Pt, Ru, CoB into the stabilized alkaline $NaBH_4$ solution. It might therefore be relevant at this stage to evaluate the relative competitiveness of the two methods mentioned above. The effects of flow rate of stabilized $NaBH_4$ solution, MEA (Membrane Electrode Assembly) improvement, and type and flow control of the catalytic acidic solution have been studied and the cell performances of the planar, air-breathing PEMFCs using $NaBH_4$ has been measured from aspects of power density, fuel efficiency, energy density, and fast response of cell. In our experiments, planar, air-breathing PEMFCs using $NaBH_4$ achieved to maximum power density of 128mW/$cm^2$ at 0.7V and energy efficiency of 46% and has many advantages such as low operating temperature, sustained operation at a high power density, compactness, the potential for low cost and volume, long stack life, fast star-up and suitability for discontinuous operation.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권1호
• /
• pp.6-10
• /
• 2021

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 고분자 막의 shorting 저항(Shorting Resistance, SR)은 고분자 막의 내구성에 관한 중요한 지표다. SR이 감소하면 shorting 전류(Shorting Current, SC)가 증가하여 내구성과 성능이 감소하고, SR이 약 0.1 kΩ·㎠ 이하가 되면 shorting이 발생하여 온도가 급상승하고 MEA(Membrane Electrode Assembly)를 연소시켜 스택 구동이 종료된다. Shorting 현상을 방지하기 위해서는 SR을 제어해야 하므로 SR에 영향을 주는 조건들에 대해서 연구하였다. SR 측정방법들에서도 차이가 있어서 DOE(Department of Energy)와 NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization) 방법을 개선한 SR 측정법을 제시하였다. 상대습도와 온도, 셀 체결 압이 상승하면 SR이 감소함을 확인하였다. 고분자 막의 가속내구 평가과정에서 마지막 단계에서 SR이 0.1 kΩ·㎠ 이하로 급감해 수소투과전류밀도가 15 mA/㎠ 이상이 되었고, 이 MEA를 해체 후 SEM(Scanning Electron Microscope) 분석한 결과 고분자 막 내부에 백금이 많이 분포함을 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
• /
• pp.1681-1683
• /
• 2005

The molten carbonate fuel tell(MCFC) is endowed with the high potential especially in future electric power generation industry by its own outstanding characteristics. KEPCO(KEPRI) started a 100 kW MCFC system development program in 1993 and has been executed 100kW system develpilot plant successfully completed first phaseopment by 2005 on the basis of successful results of 25kW system development. In this program, the components and mechanical structure for 100 kW stack and system construction were completed on last year and now system pre-commissioning was being executed. A 100 kW MCFC power plant was constructed at the site of Boryeong Thermal Power Plant. A 100 kW MCFC system has characterized as a high pressure operation mode, $CO_2$ recycle, and externally reforming power generation system. The 100 kW MCFC system consisted with stacks which was made by two 50 kW sub-stacks, 90 cells with 6,000 cm2 active area and BOP including a reformer, a recycle blower, a catalytic burner, an inverter, and etc. The system will be operated under 3 atm pressure condition and expected to last over 5,000 hours by the end of this year.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
• /
• pp.332-333
• /
• 2011

본 논문에서는 15V, 1kW 저전압 연료전지를 위한 고효율 전력변환장치를 제안한다. DC-DC 컨버터로는 15V에서 380V로의 고승압에 적합한 입력병렬 출력직렬 부스트 하프브리지를 제안하였는데 이는 전부하영역에서 ZVS 턴온으로 96%의 최고 효율을 달성하였다. 또한 DC-AC 인버터부는 상용전원으로의 변환 및 DC 링크 전압 제어를 수행한다. 1kW급 시작품을 제작하여 그 성능을 검증하였다.

• 에너지공학
• /
• 제2권2호
• /
• pp.187-193
• /
• 1993

인산형 연료전시에서의 인산 전해질을 지지하기 위한 다공성 메트릭스의 제조는 결합제인 PTFE와 각종입자의 크기를 갖는 SiC분말 또는 whisker를 혼합 사용하여 제작하였다. 메트릭스로서 갖추어야 될 기본조건중에 bubble pressure와 인산 전해질의 함침량은 전지운영시 전극성능에 가장 큰 영향을 미칠것이라 보아 다공성 전극의 pore size보다 작은 pore size를 가지는 메트릭스를 제작하였다. 각종 SiC입자 크기와 PTFE함량에 따라 제작된 matrix의 bubble pressure와 함침량을 측정하였으며 porosimeter를 이용하여 측정된 메트릭스의 다공도와 비교하여 인산형 연료전지에 사용할 수 있는 최적의 메트릭스 조건을 결정하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.39-41
• /
• 2008

본 논문에서는 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 동적 특성에 관한 시뮬레이션에 대하여 기술한다. 연료전지의 출력은 부하 변동에 따른 가스 압력의 변화와 동작 온도의 변화 등에 민감하게 반응하는 특성을 갖고 있다. 본 논문에서는 부하 변화에 따른 스택 내부 채널의 가스 압력 변화를 계산하고 이를 Nernst 방정식에 적용하여 출력전압의 변동을 계산한 뒤 부하에 따른 손실을 계산하는 방법으로 동적 모델링을 수행하고 이를 이용한 시뮬레이션을 실시하였다. 스택의 각종 파리미터는 실험을 통해 추출되었고, 이를 적용한 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 통해 제안된 모델이 연료전지 스택의 정특성 및 동특성을 적절하게 추종함을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.170-171
• /
• 2012

본 논문은 일부 내부 가습형 연료전지 스택에서 가습시 발생되는 출력전압의 단락현상을 해결하기 위한 다양한 방법들을 제시한다. 가습구간동안 배터리로부터의 전력을 활용하는 제어알고리즘 적용 방법, 출력전압의 허용 범위를 만족시키기 위해 하드웨어적으로 보상하는 방법들을 제안하고 실험을 통해 그 효과를 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2015년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.129-130
• /
• 2015

본 논문에서는 연료전지 스택진단용 양방향 컨버터의 설계 및 제어기법을 제안한다. 스택진단용 컨버터는 교류전류 제어를 위한 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하였으며 컨버터의 전류를 교류로 제어하기 위한 전류 제어기법이 요구된다. 정확한 전류 제어를 위해 d-q 변환을 통해 전류 제어를 수행하였다. 본 논문에서 사용한 제어기법을 통해 넓은 입력전압 범위에서도 충전, 방전으로 연료전지에 교류 전류를 공급하여 연료전지의 전압 변화를 확인함으로써 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있다. 제안하는 컨버터의 제어기법에 대한 타당성은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였으며 1.5kW급 스택진단용 양방향 DC/DC 컨버터의 설계 기법을 제안하였다.