• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.367-376
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• 2008

To obtain the data of the pressure loss and differential pressure at the inside of the stack that was composed of 126 cells with 7,500 cm2 electrode area, 75kW molten carbonate fuel cell system has been operated. Computational fluid dynamics was applied to estimate reactions and thermal fluid behavior inside of the stack that was adopted with internal manifold type separator. The pressure loss coefficient K showed 72.29 to 84.01 in anode and 6.34 to 8.75 in cathode at low part of cells at the inside of 75 kW MCFC stack respectively. Meanwhile, the pressure loss coefficient of the higher part of cells at the interior of the stack showed 15.36 and 56.44 in anode and cathode respectively. These results mean that there is no big total pressure difference between anode and cathode at the inner part of 75 kW MCFC stack. This result will be reflected in 250kW MCFC system design.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2001년도 연료전지심포지움 2001논문집
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• pp.237-242
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• 2001

용융탄산염 연료전지에서 분리판으로 사용되는 316L 스테인리스 스틸의 내식성을 향상시키기 위해 Ni과 Al을 전기도금법에 의해 코팅하였으며 열처리를 통해 스테인리스 스틸표면에 $Ni_2Al_3$, NiAl 등의 금속간화합물을 형성시켰다. $62mol\%Li_2CO_3-38mol\%K_2CO_3$ 전해질 내에서 100시간 동안 침지실험을 수행한 결과 Al의 도금두께가 $10{\mu}m$ 이상인 경우에는 내식성이 상당히 향상되었음을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.53-63
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• 1995

차세대의 새로운 발전방식인 용융탄산염형 연료전지 시스템개발 사업중 실용 스택개발을 위하여 전극유효연적이 $100cm^2$ 인 단위전지를 10단 적층한 Cross Flow형 MCFC스택을 제작하고 2성능측정설비를 구성하여 장기운전시험을 실시하였다 연료로는 $H_2/CO_2/H_2O$의 비율을 72%/18%/10% 로 조성한 가스를 이용하고 산화제가스로는 $O_2/CO_2$ 및 $Air/CO_2$ 비율이 33%/67%, 70%/30%가 되는 가스를 이용하여 운전할때의 초기성능 및 15A($150mA/cm^2$) 정부하 상태에서의 장기운전시험시의 전압 강하율을 조사하였다. 운전시간 310시간이 경과된 후의 스택전압은 8.39V이었고 이때의 출력은 125.8W를 보여주었다. 한편 1845시간이 경과한후 공기를 산화제로 이용하는 경우 전압은 6.95V로서 출력 104W를 나타내고 있다. 초기성능치에 의한 에너지 변환효율은 이용율이 40%인 경우 29.65%이었고 80%로 증가하는 경우 약 51.5%가 된다. 1840시간의 경과한때 까지의 전압 강하율은 약 52.4mV/1000hr로서 이전의 스택보다는 전압강하율이 감소되고 있으며 스택의 성능 저하의 주요한 요인은 개회로 전압의 저하로 내부단락동에서 기인하는 것으로 여겨진다. 또한 장기운전사 스택내부에서의 단위전지 전압분포가 균일하지 않음을 알 수 있어 이에 대한 개선을 필요로 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.230-236
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• 2013

In this study, successive coating and co-sintering techniques have been used to fabricate LSM/GDC based cathode supported direct carbon fuel cells. The porous LSM/GDC cathode substrate, dense, thin and crack free GDC and ScSZ layers as bi-layer electrolyte, and a porous Ni/ScSZ anode layer was obtained by co-firing at $1400^{\circ}C$. The porous structure of LSM/GDC cathode substrate, after sintering at $1400^{\circ}C$, was obtained due to the presence of GDC phase, which inhibits sintering of LSM because of its higher sintering temperature. The electrochemical characterization of assembled cell was carried out with air as an oxidant and carbon particles in molten carbonate as fuel. The measured open circuit voltages (OCVs) were obtained to be more than 0.99 V, independent of testing temperature. The peak power densities were 116, 195 and $225mWcm^{-2}$ at 750, 800 and $850^{\circ}C$, respectively.

• 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.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.88-94
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• 2014

경유는 연료전지 시스템의 연료원으로써 주목받고 있는 탄화수소 액체연료 중 하나로, 연료개질 촉매와 연료전지의 전극재료를 피독시키는 황화합물을 포함하고 있어 탈황공정이 필요한 것으로 여겨지고 있다. 다양하고도 대안적인 탈황기술이 연구되고 있으나, 초저유황 경유의 탈황 연구는 여전히 부진한 실정이다. 본 연구는 용융탄산염 연료전지 시스템에 응용될 수 있는 원료인 상용초저유황 경유의 탈황에 관한 것이다. 여기서 초저유황의 흡착탈황을 위한 흡착제로 활성탄, 제올라이트, 금속산화물 계 상용흡착제 후보군이 선정되었고 유망한 탈황제를 찾기 위한 스크리닝 평가를 실시하였다. 그 결과 초저유황 경유의 황농도를 0.1 ppmw 수준까지 떨어뜨리기 위한 흡착제 종류로 금속산화물계가 매우 유용하며, 활성탄과 제올라이트 흡착제는 같은 실험조건에서 해당 수준의 황 농도에 이르지 못하는 것으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1350-1352
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• 2003

For developing a 100 kW MCFC power generation system, Several design parameters for a fuel cell stack and system analysis results by Cycle Tempo, a processing computer soft ware, were described. Approximately two substacks with 90 cells are required to generate 100 kW at a current density of $125\;mA/cm^2$ with $6000\;cm^2$ of cells. An overall heat balance was calculated to predict exit temperature. The 100 kW power is expected only under pressurized operation condition at 3 atm. Recycle of cathode gas by more than 50% is recommended to run the stack at $125\;mA/cm^2$ and 3 atm. Manifolds should be designed based on gas flow rates for the suggested operating condition. The fuel cell power generation system was designed conceptually with several choices of utilization of anode exhaust gas. To operate and evaluate the MCFC system, control and measurement system and operation mode are designed before 100 MCFC system construction. In system control schematics, OS, PLC and MMI were consisted and have roles for MCFC system control. For operation of 100 kW MCFC system, NS, PS PR mode were considerated step by step and simulated.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.657-666
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• 2022

국제해사기구(IMO)는 국제해운 분야의 온실가스(Green House Gas, GHG) 감축을 위하여 각국의 기술 개발 및 에너지 효율성 제고에 관한 정책 시행을 적극적으로 권장하고 있다. 이러한 IMO의 환경규제와 관련된 정책들은 해운 분야 전반에 큰 영향을 미치고 있으며, 선주들에게도 막대한 부담으로 작용하고 있다. 선박에서 발생하는 GHG 배출을 억제하기 위한 가장 합리적인 방안은 탄소제로배출(Zero Emission) 선박의 개발로 귀결된다. 즉 친환경 연료로 추진하는 연료전지선박(Fuel Cell Ship, FCS)의 개발이 IMO의 규제를 벗어날 수 있는 대안인 것이다. 아시아, 북미, 유럽 등의 각국에서는 독자적으로 PEMFC를 개발 및 생산하여 국제공인등록 기관으로부터 형식승인인증을 획득함으로써 국제표준화의 선점을 추구하고 있다. 현재 다양한 연료전지(Fuel Cell, FC) 중에서 선박용으로 권장하는 것은 크게 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 용융 탄산염 연료전지(MCFC) 및 고체산화물형 연료전지(SOFC) 등의 세종류가 있다. 본 연구에서는 글로벌 FC 시장에서 지속적인 성장이 예상되는 PEMFC를 대상으로 하여 국내외 개발 동향, 제조업체별 규격, 성능 및 선박에 적용한 실증적 사례를 분석하였다. 그리고 PEMFC를 선박에 적용할 경우, 고려해야 할 사항과 개발 방향에 관하여 제안하고자 하였다.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.155-161
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• 2005

상용 CFD 프로그램인 FLUENT v5.3을 이용하여 용융탄산염 연료전지 스택의 수치 모사를 행하였다. FLUENT에 포함되어 있는 보존식들을 이용하면서, 사용자 정의함수를 이용하여 포함시킨 코드를 통해 전기화학적 반응과 부반응인 수성가스전이반응에 의한 질량과 가스 조성 변화 및 열이동을 고려하여 정확한 계산 결과를 얻고자 하였다. 모사에 사용된 스택은 6kW급과 25kW급 스택으로 각각 20개와 40개의 단위전지를 수직으로 적층한 형태이며 스택내로 주입되는 가스는 coflow형태로 각각의 채널을 흘러가게 설계되어 있다. 모사를 통해 알아본 스택 내 압력분포는 가스 흐름방향으로 압력강하가 일어나며 anode 채널보다 cathode 채널에서의 압력차가 더 크게 나타났다. 채널 내 속도분포는 전극 반응에 의한 질량 및 부피변화로 인해 anode 채널에서는 가스흐름 방향으로 속도가 증가하는 반면 cathode 채널에서는 속도가 감소하는 경향을 보였다. 스택 내 온도분포는 가스 흐름방향으로 증가하는 경향을 보였고, 계산결과와 실험결과가 대체로 일치함을 확인할 수 있었다. 수성가스전이반응을 포함한 모델과 그렇지 않은 모델을 비교한 결과 가스의 주입구 부분에서는 수성가스전이반응에 의해 흡열 반응이, 출구 부분에서는 발열반응이 일어나고, 이로 인해 입구와 출구의 온도차가 더 커짐을 확인하였다. 따라서 상용화 스택인 수백 kW급 이상의 대형 스택을 모사하기 위해서는 수성가스전이반응을 고려해야할 것으로 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.140-148
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• 2005

The molten carbonate fuel cell (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, CO2 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 has been operated from 13th of September on this year and produced 50 kW AC under atmospheric pressure condition and expected to operate by the end of this year.