• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.471-473
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• 2006

An object of the present study is to provide a hollow fiber membrane humidifier capable of improving the humidification efficiency while lowering the pressure loss, and is suitably usable for PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). The performance of PEMFC is decisively dependent on the humidity of the electrolyte membrane(fluorinated membrane) and a humidifier plays an important role in moisturizing electrolyte membrane. Especially this humidifier is adaptable for lower price to promote the commercialization of fuel cell vehicles and is passive type to be power free and to be volumetrically optimized. In this research, we propose the substitutes for the expensive fluorinated materials and the optimum dry-jet wet spinning conditions of hollow fiber membrane to get the fuel cell humidifier. In addition to that we established the standard method of evaluating the moisturizing performance of the humidifier of various materials.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.177-179
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• 2007

An object of the present study is to provide a hollow fiber membrane humidifier capable of improving the humidification efficiency while lowering the pressure loss, and is suitably usable for PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). The performance of PEMFC is decisively dependent on the humidity of the electrolyte membrane(fluorinated membrane) and a humidifier plays an important role in moisturizing electrolyte membrane. Especially, this humidifier is a passive type(power-free) item and is volumetrically optimized. In this research, we propose the substitutes for the expensive fluorinated humidifier materials and the optimum dry-jet wet spinning conditions of hollow fiber membrane. In addition to that, This study will present an performance of an humidifier and compare computational results with the experimental data.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.98.2-98.2
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• 2011

For optimal performance of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), the membrane electrode assembly (MEA) requires hydration, and the membrane's conductivity depends on water content. A humidifier is required to ensure that the reactant gas, usually hydrogen and air, is hydrated before entering the fuel cell. Dry membrane operation or improper hydration causes performance degradation. Typically, the humidification of a fuel cell is carried out by means of an internal or external humidifier. A membrane humidifier is applied to the external humidification of transportation or residential power generation fuel cell due to its convenience and high performance. In this study, The experiments were constructed with a plate-type membrane humidifier in terms of geometric parameters and operating parameters. The results show that the temperature and pressure, the channel length, the membrane thickness and gas flow rate are critical parameters affecting the performance of the humidifier.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.345-348
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• 2009

Maintaining proper membrane humidity is crucial to ensure optimal operation of a PEMFC system. A gas-to-gas membrane humidifier is popular technology for external humidification of PEMFC reactant gases. Characteristics of heat and water transfer in shell-and-tube Nafion membrane humidifiers has been experimentally investigated for various dry side inlet temperature of membrane humidifier. The results show that heat flux decreases linearly with dry side inlet temperature of membrane humidifier. The water flux through the membrane varies nonlinearly with the temperature elevation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권8호
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• pp.596-603
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• 2009

The performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is seriously changed by the humidification condition which is intrinsic characteristics of the PEMFC. Typically, the humidification of fuel cell is carried out with internal or external humidifier. A membrane humidifier is applied to the external humidification of residential power generation fuel cell due to its convenience and high performance. In this study, a simple static model is constructed to understand the physical phenomena of the membrane humidifier in terms of geometric parameters and operating parameters. The model utilizes the concept of shell and tube heat exchanger but the model is also able to estimate the mass transport through the membrane. Model is constructed with FORTRAN under Matlab/$Simulink^{(R)}$ $\Box$environment to keep consistency with other components model which we already developed. Results shows that the humidity of wet gas and membrane thickness are critical parameters to improve the performance of the humidifier.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.326-334
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• 2010

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 연료가습을 위하여 막 증발법을 적용한 막가습기를 제작하여 특징과 성능을 알아보았다. 막가습기 내부 물의 온도를 $30{\sim}60^{\circ}C$, 연료기체의 유속을 300~3,000 mL/min, 막 가닥수를 10, 50, 100 가닥으로 변화 하였을 때 결과를 dew point로 나타내었다. 그 결과 $60^{\circ}C$일 때 $51.19^{\circ}C$, 900 mL/min일 때 $54.22^{\circ}C$, 100 가닥일 때 $60.03^{\circ}C$로 연료 가습성능이 가장 좋았다. 특히, 막 가습기 물질 전달식의 모델링을 통해 연료전지에 적용할 때 막 가습기 공경 크기에 따른 반응기체의 가습량을 예측하는 것이 가능하였다. 100 W급 스택에 적용하였을 때, 전압과 출력값이 변화되지 않고 안정적으로 작동하였으며 제작한 막 가습기는 기존 기포가습기보다 부피는 훨씬 작으면서도 가습 성능은 우수한 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권9호
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• pp.815-821
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• 2013

고분자 전해질 연료전지(이하 PEMFC) 시스템의 효율과 수명은 유입되는 공기의 습도에 직접적인 영향을 받는다. 그러므로 공기는 정상 운전조건에서 적절한 습도를 유지시켜 주어야 한다. 하지만 가습 장치의 특성들에 대해서는 연구가 부족한 상태이다. 본 연구에서는 정상상태에서 다양한 입구조건에 따른 막 가습기의 수분전달 특성을 알아보기 위해 실험을 수행하였다. 실험에 이용할 평판형 막 가습기를 제작하였으며, 실험에 적합한 환경을 조성하였다. 우선 일정한 온도 조건하에서 막을 통과하는 수분 전달 능력을 실험하였고 이후 다양한 입구 조건에 따른 수분 전달 특성을 알아보았다. 본 실험에서 사용된 입구조건의 변수는 건공기와 습공기의 유량, 작동온도, 작동압력 및 유동배열이 있으며 각각의 입구 조건이 가습기의 성능에 미치는 영향을 논의하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.111-116
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• 2010

In this study, the structural analysis was performed to optimize the membrane humidifier with hollow fiber membrane for polymer electrolyte membrane fuel cell system. The main design factors were considered by evaluating the humidifying performance according to various structural parameters such as packing density and length. The effects of operation conditions of membrane humidifier were also elucidated experimentally. Results imply that there are optimum points for the packing density and length of humidifier. It was also found that among operation conditions, relative humidity of wet exhaust gas and temperature of dry inlet gas have major effects on the humidifying performance.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.78.2-78.2
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• 2010

Effect of temperature elevation of inlet air on performance of a membrane humidifier for PEMFC vehicle application was investigated both experimentally and numerically. A shell-and-tube typed gas-to-gas humidifier with Nafion membrane was tested. The experimental result showed that water transfer varies nonlinearly with the temperature elevation. Numerical analysis based on detailed modeling is also conducted on a single tube geometry to explain this nonlinear behavior. The simulation revealed that the local water flux varies nolineary and dramatically along the tube. Analysis is based on competing role of temperature increase and relative humidity decrease, both of which seriously affect water conductivity of the membrane.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.473-480
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• 2011

막 가습기는 다른 가습장치와는 달리, 기생 전력의 손실이 없고 가습 성능이 우수하여 이온교환막 연료전지의 외부 가습을 위해 적용되고 있다. 원통형 막 가습기는 특히 가습성능에 비해 요구 체적이 매우 작기 때문에, 수송용 및 가정용 이온교환막 연료전지에 적용된다. 막가습기의 최적 설계를 위한 열 및 물질 전달 특성에 대한 이해가 필요하지만, 아직 다양한 연구가 이루어지고 있지 않다. 본 연구에서는 원통형 막가습기의 열 및 물질전달 특성을 이해하기 위한 특성 실험을 수행하였다. 기존의 습도 측정계는 비정상 가습 특성 실험에 한계가 있고, 정상 상태에서도 고온 다습한 환경에서는 오차가 크기 때문에 본 연구에서는 습증기 응축법을 이용하였다. 가습기의 정상상태 특성을 확인하기 위해 압력과 온도 변화에 대한 실험을 수행하였으며, 비정상 특성을 확인하기 위해 순간 유량 변화 시의 가습 성능을 측정하였다. 본 연구에서는 이상의 기초 실험을 통해서 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하였으며, 원통형 막가습기의 기초적인 열 및 물질 전달 특성을 이해하였다.