• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권2호
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• pp.1-7
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• 2011

PEM 연료전지에 있어서 수분의 균형이 연료전지의 시스템 성능에 현저한 영향을 미친다. 그래서 수분 균형은 가장 중요한 요소 중의 일부가 되었으며, 이에 관한 연구가 광범위하게 이루어지고 있다. 적절한 수분 균형을 유지하기 위해서는 적당한 멤브레인 수화작용(membrane hydration)이 필요하며, 반대로 촉매층(catalyst layer)에서의 익수(water flooding)현상이 없어져야 한다. 따라서 이와 같은 동적 상태에서 PEM 연료전지 내의 수분 균형을 유지하기 위해서는, 고도의 동적 수분 조정 기술이 확보되어야 한다. 현재의 연구는 이러한 특성을 고려하여 PEM 연료전지에서 동적부하 상태에서의 수분 이동에 관한 일차원 해석 모델에 관한 것이다. 금번 모델링의 결과, 양극촉매층(CCL, cathode catalystlayer)에서의 수분 상태는 거의 포화 단계에 이르고 있음을 보여주고 있으며, 이 모델링은 연료전지가 작동되는 동안의 CCL에 나타나는 수분의 양상을 예측하는데 활용될 수 있다. 본 논문에서는 수분 이동 모델이 국제규격에 따라 다양한 수송기관이 가동될 때, 동적부하 상태에서 서로 다른 차이점을 발견하기 위한 시뮬레이션 결과에 초점이 맞추어져 있다. 이 모델링을 적용한 결과, 수분 포화도가 상태에 따라 상이하게 나타남을 알 수 있었고, 또한 정적 수분 조절 요소에 따라 최적 상태가 모든 동적 분포에 따라 달라짐을 알 수 있었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제6권2호
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• pp.255-262
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• 2011

This paper proposes a grid-tied power conditioning system for fuel cell, which consists of three-phase current-fed DC-DC converter and three-phase PWM inverter. The three-phase current-fed DC-DC converter boosts fuel cell voltage of 26-48 V up to 400 V with zero-voltage switching (ZVS) scheme, while the three-phase PWM(Pulse Width Modulation) inverter controls the active and reactive power supplied to the grid. The operation of the proposed power conditioning system with fuel cell model is verified through simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation is verified through experimental works with a laboratory prototype with 1.2 kW proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack. The proposed power conditioning system can be commercialized to interconnect the fuel cell with the power grid.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.419-424
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• 2014

Direct ethanol fuel cell has been fabricated with ceramic membrane. A porous silicon carbide (SiC) membrane having approximately 30% porosity has been applied for a direct ethanol proton exchange membrane (DE-PEM) fuel cell. A horizontal type cell having Pt ($18mg/cm^2$) catalyst layer on both side of the ceramic membrane was used for the demonstration test. The ethanol oxidation based-fuel cell stack showed very high voltage (1.289V) and measurable current level (68mA) even though at room temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.274-277
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• 2009

본 논문에서는 소형 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 BOS(Balance of Stack) 제어에 관하여 논의한다. 별도의 가습 장치가 필요치 않고 BOS의 구성이 비교적 간단한 소형 PEM 연료전지 시스템에서는 팬과 퍼지밸브만의 제어를 통해 스택 내부 수분의 조절과 열 관리가 수행된다. 따라서 본 논문에서는 부하에 따른 최적의 공기유량을 계산하고 요구되는 유량의 공급을 위해 팬을 제어하는 알고리즘을 통해 소형 연료전지 시스템의 과도응답 특성과 안정성을 향상시키는 방법에 관하여 제안한다. 150W급 소형 연료전지 시스템을 꾸미고, 마이크로컨트롤러를 이용한 제어회로를 구현하여 실험함으로써 제안된 알고리즘의 유용함을 검증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.207-210
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• 2005

In this paper, a two-dimensional cross-channel model was applied to investigate influence of the gas diffusion layer(GDL) property and flow field geometry in the anode side for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC). The GDL is made of a porous material such as carbon cloth, carbon paper, or metal wire mesh. To the simplicity, the GDL is represented as a block of material containing numerous pathways through which gaseous reactants and liquid water can pass. The purpose of present work was to study the effect of the GDL thickness and the porosity, and flow field geometry by computational fluid dynamics(CFD)

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.288-291
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• 2005

This paper is aimed at presenting a proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack. The fuel cell electrical output voltage and current (V-I) characteristic is described for the first time by a simplified closed form suitable. The characteristics obtained from the simulation are compared with the experimental results on a Ballard commercial fuel cell stack as well as to the manufacturer given data.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2005년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.781-784
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• 2005

This paper is aimed at presenting a proton exchange membrane ( PEM ) fuel cell stack. The fuel cell electrical output voltage and current (V-I) characteristic is described for the first time by a simplified closed form suitable. The characteristics obtained from the simulation are compared with the experimental results on a Ballard commercial fuel cell stack as well as to the manufacturer given data.

• Macromolecular Research
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• 제15권2호
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• pp.160-166
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• 2007

Novel multiblock copolymers, based on segmented sulfonated hydrophilic-hydrophobic blocks, were synthesized and investigated for their application as proton exchange membranes. A series of segmented sulfonated poly(arylene ether sulfone)-b-polyimide multiblock copolymers, with various block lengths, were synthesized via the coupling reaction between the terminal amine moieties on the hydrophilic blocks and naphthalene anhydride functionalized hydrophobic blocks. Successful imidization reactions required a mixed solvent system, comprised of NMP and m-cresol, in the presence of catalysts. Proton conductivity measurements revealed that the proton conductivity improved with increasing hydrophilic and hydrophobic block lengths. The morphological structure of the multiblock copolymers was investigated using tapping mode atomic force microscopy (TM-AFM). The AFM images of the copolymers demonstrated well-defined nanophase separated morphologies, with the changes in the block length having a pronounced effect on the phase separated morphologies of the system. The self diffusion coefficient of water, as measured by $^1H$ NMR, provided a better understanding of the transport process. Thus, the block copolymers showed higher values than Nafion, and comparable proton conductivities in liquid water, as well as under partially hydrated conditions at $80^{\circ}C$. The new materials are strong candidates for use in PEM systems.

• 새물리
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• 제68권11호
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• pp.1173-1182
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• 2018

메조포러스 실리카는 강한 친수성과 구조적인 특성으로 인하여 저습환경에서도 이온교환막에 적절한 수화가 일어나도록 할 것이다. 그러므로 메조포러스 실리카와 나피온을 합성한 이온교환막은 낮은 상대습도에서도 우수한 양성자 전도도를 보일 것이다. 메조포러스 실리카와 나피온 합성이온교환막의 이온채널형성 그리고 네트워크를 통한 양성자 이동에 대한 이해는 합성이온교환막을 개발하고 최적화하기 위해 필수적이라 할 수 있다. 이 연구에서는 메조포러스 구조 (mesoporous cellular foam) $SiO_2/Nafion$ 합성이온교환막을 제작하고 양성자 전도도 및 성능을 평가하였다. 또한, 정전기력 현미경(electrostatic force microscopy, EFM)을 사용하여 메조포러스 구조 $SiO_2/Nafion$ 합성 이온교환막의 표면 전하 밀도 측정을 통한 이온 채널의 분포 및 밀도를 분석하였다. 연구는 몇 가지 주목할 만한 결과를 보여주었다. 첫째, 합성이온교환막은 저습환경에서 우수한 양성자 전도도 및 성능을 나타내었다. 둘째, 합성이온교환막은 국부적으로 이온채널의 밀도가 주목할 만하게 높은 지역이 형성되며 동시에 양성자 전도도가 극단적으로 낮은 지역 또한 동시에 형성됨을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.539-542
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• 2007

The transient response of PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is important criteria in the application of PEM fuel cell to real automotive system. In this work, using a transparent unit PEM fuel cell, the transient response and cathode flooding during load change are investigated. The cell voltage is acquired according to the current density change($0.3Acm^2$ to $0.6A/cm^2$) under various stoichiometry conditions and different flooding intensities, Also the cathode gas channel images are obtained by CCD imaging system simultaneously. The different level of undershoots appeared at the moment of load changes under different cathode stoichiometries and flooding intensities. The correlation of the dynamic behavior with stoichiometry and cathode flooding is induced from the results of these experiments.