• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권6호
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• pp.2256-2261
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• 2015

In the power plant using high temperature fuel cells such as Molten Carbonate Fuel Cell(MCFC), and Solid Oxide Fuel Cell(SOFC), the generated electric power per area of power generation facilities is much higher than any other renewable energy sources. - High temperature fuel cell systems are capable of operating at MW rated power output. - It also has a feature that is short for length of the line for connecting the interior of the generation facilities. In normal condition, these points are advantages for voltage drops or power losses. However, in abnormal condition such as fault occurrence in electrical system, the fault currents are increased, because of the small impedance of the short length of power cable. Commonly, to minimize the thermal-mechanical stresses on the stack and increase the systems reliability, we divided the power plant configuration to several banks for parallel operation. However, when a fault occurs in the parallel operation system of power main transformer, the fault currents might exceed the interruption capacity of protective devices. In fact, although the internal voltage level of the fuel cell power plant is the voltage level of distribution systems, we should install the circuit breakers for transmission systems due to fault current. To resolve these problems, the SFCL has been studied as one of the noticeable devices. Therefore, we analyzed the effect of application of the SFCL on bus tie in a fuel cell power plants system using PSCAD/EMTDC.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.119-130
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• 2009

본 논문에서는 고체산화물 연료전지의 스택 제조 및 시스템 연구개발의 최근 연구동향을 살펴보았다. 고체산화물 연료전지는 연료의 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시킬 수 있는 친환경, 고효율의 전기화학장치이다. 고체산화물 연료전지 발전시스템은 응용분야에 따라 중대형 분산발전, 가정용 열병합 발전, 보조전원 및 휴대용 발전 시스템으로 구분할 수 있으며, 10 kW급 이상의 SOFC 발전시스템의 경우 원통형 셀로 구성된 발전시스템이 연구개발의 주를 이루고 있다. 더불어, SOFC 발전시스템 연구개발의 경우 매년 증가하는 세계 전력소비량에 대응하기 위해 발전시장에 진입 가능한 고성능, 장수명의 SOFC 소재 및 발전시스템에 R&D 노력이 집중되고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.121-128
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• 2014

본 연구의 목적은 용융탄산염연료전지와 같은 고온연료전지에 동반하는 기계적 주변기기의 타당성을 검토할 수 있는 동적 시뮬레이션 모델을 개발하는 것이다. 연료전지를 운송수단과 같은 독립적인 동력기관에서 사용하기 위해서는 동반하는 기계적 주변기기를 최적화 및 소형화할 필요가 있다. 본 연구에서는 유입가스의 조성, 압력, 유량 및 스택의 온도에 따른 용융탄산염연료전지 내부의 화학반응의 동적 모델링을 구현하고 정상상태 시뮬레이션을 수행하여 실험결과와 비교 분석하였다. 또 연료전지의 전류밀도 제어에 따른 on/off 시뮬레이션을 수행하여 동적 시뮬레이션 모델의 타당성을 분석하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.587-595
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• 2018

Recently, research is being conducted to use a fuel cell as a power source of unmanned aircraft. However, safety standards about applying fuel cells to unmanned aircraft are insufficient. In this paper, to improve the safety of the fuel cells for unmanned aircraft is experimentally studied. For this reason, standards for safety of fuel cells were analyzed. And influence of vibration among the evaluation items related to the safety of the fuel cell for unmanned aircraft was discussed. In order to, at constant intervals, vibration was applied to the fuel cell, then the performance was measured, the measurement items were gas tightness, polarization curve, frequency response analysis (FRA). A total of 220 hours was experimented at 20 hour intervals. the result of vibration test, gas leakage rate was a maximum of -0.04826 kPa/min and Polarization curve reached a maximum of 1.0103 times of the initial value, the charge transfer resistance reached a maximum of 1.0104 times of the initial value. This research indicate that performance of fuel cell is affected by vibration and this study is expected to contribute to the safety of fuel cell for unmanned aircraft.

• 공업화학전망
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• 제22권4호
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• pp.1-12
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• 2019

최근 전 세계적으로 이상화탄소 배출규제에 대응하기 위해 신에너지를 동력원으로 하는 자동차에 관심이 증가하고 있다. 그중 이온 교환막 연료전지(PEMFC)는 내연기관을 대신에 자동차 동력원으로 많이 사용되어지고 있으며 양산화를 위한 노력을 전 세계적으로 하고 있다. 하지만 이러한 수소 자동차가 시장과 소비자의 요구 조건을 충족하기 위해서는 내구성을 개선하여야 한다. 현재 선진사들을 중심으로 수소 자동차의 내구성을 개선하기 위해 노력하지만, 대부분 실험적 방법으로 내구성의 분석 및 평가를 수행하고 있다. 하지만, 이러한 방법은 비용과 시간이 많이 들기 때문에 경제적이지 못하다. 본 기고문에서는 내구성에 영향을 받는 인자, 연료전지 시스템 내구성을 예측하고 평가할 수 있는 수소 자동차 내구성 모델 개발에 필요한 수식에 관한 연구, 그리고 내구성 개선을 위한 해석적 방법(simulation)에 관한 연구 동향을 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.306-309
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• 2005

One of the most critical issues in sol id oxide fuel cell (SOFC)running on hydrocarbon fuels is the risk of carbon formation from the fuel gas. The simple method to reduce the risk of carbon formation from the reactions is to add steam to the fuel stream, leading to the carbon gasification react ion. However, the addition of steam to fuel is not appropriate for the auxiliary power unit (APU) and potable power generation (PPG) systems due to an increase of complexity and bulkiness. In this regard, many researchers have focused on so-called 'direct methane' operation of SOFC, which works with dry methane without coking. However, coking can be suppressed only by the operation with a high current density, which may be a drawback especially for the APU and PPG systems. The single chamber fuel cell (SC-SOFC) is a novel simplification of the conventional SOFC into which a premixed fuel/air mixture is introduced. It relies on the selectivity of the anode and cathode catalysts to generate a chemical potential gradient across the cell. Moreover it allows compact and seal-free stack design. In this study, we fabricated honeycomb type mixed-gas fuel cell (MGFC) which has advantages of stacking to the axial direction and increasing volume power density. Honeycomb-structured SOFC with four channels was prepared by dry pressing method. Two alternative channels were coated with electrolyte and cathode slurry in order to make cathodic reaction sites. We will discuss that the anode supported honeycomb type cell running on mixed gas condition.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.403-409
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• 2008

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is very interesting power source due to high power density, simple construction and operation at low temperature. But it has problems such as high cost, improvement of performance, effect of temperature and initial start at low temperature. These problems can be approached to be solved by using experiment and mathematical method which are general principles for analysis and optimization of control system for heat and hydrogen detecting management. In this paper, insulation vessel and control system for stable operation of fuel cell at low temperature were developed for experiment. The constant temperature capability and the heating time at sub-zero temperatures with insulation control system were studied by using a heating bar of 60W class. PEMFC stack which was made by 4 cells with $50\;mc^2$ active area in each cell is a thermal source. Times which take to reach constant temperature by the state of insulation vacuum were measured at variable environment temperatures. The test was performed at two conditions: heating mode and cooling mode. Constant temperature capability was better at lower environment temperature and vacuum pressure. The results of this experiment could be used as basis data about stable operation of fuel cell stack in low temperature zone.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.915-921
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• 2008

고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다. 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 시뮬레이션은 모델식의 수정이 자유롭도록 상용패키지를 사용하지 않고 직접 구성한 알고리즘을 통해 수행되었다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건에 관련된 정보를 제공할 수 있다는 의의를 가진다.

• 세라미스트
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• 제15권3호
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• pp.14-18
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• 2012

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2003년도 연료전지심포지움 2003논문집
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• pp.123-126
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• 2003