• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.337-344
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• 2011

고분자 전해질막 연료전지에서 공급 기체의 가습은 연료전지의 효율과 수명 향상 측면에서 필수적이다. 기존의 고분자 전해질막 연료전지의 가습 방법으로 물 분사나 막가습기, 엔탈피 휠 등이 사용되었다. 하지만, 이러한 외부 가습 방법은 시스템 부피를 크게 하고 고출력 구간에서 가습량이 부족한 단점이 있다. 가습 장치의 효율과 전체 연료전지 시스템 효율을 높이려면, 연료전지의 고온다습한 배출기체로부터 열과 수분을 회수할 필요가 있다. 본 연구에서는 연료전지의 고온다습한 배출공기를 재순환하여 공급공기를 1 차로 가습하고 소형의 막가습기로 2 차 가습하는 복합가습에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 그리고 최적의 가습 시스템 설계를 위한 새로운 방법을 제안하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.481-487
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• 2011

A fuel cell vehicle using a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM FC) as power source produces electric power by consuming the fuel, hydrogen. The unconsumed hydrogen is recirculated and reused to gain higer stack efficiency and to maintain the humidity in the anode side of the stack. So it is needed considering fuel efficiency to recirculated hydrogen. In this study, the indirect hydrogen recirculation flow rate measurement method for fuel cell vehicle is presented. By modeling of a convergent nozzle ejector and a hydrogen recirculation blower for the hydrogen recirculation of a PEM FC, the hydrogen recirculation flow rate was calculated by means of the mass balance and heat balance at Anode In/Outlet.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.73.2-73.2
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• 2010

휴대용 전자기기들의 소비전력 증가에 따라 2차전지에 비해 에너지 밀도가 높은 연료전지를 이용한 충전기의 필요성이 부각되고 있다. 대다수의 충전기는 On-Grid 방식으로 벅타입 컨버터를 이용한 감압 방식이었으나, 연료전지를 이용할 경우 승압식 컨버터를 통한 배터리의 충전이 요구된다. 또한 배터리는 일반 저항부하와 달리 큰 커패시턴스 성분을 가지고 있기 때문에 컨버터의 출력단에 인덕터가 없는 경우 큰 출력 리플전류를 유도하게 되어 시스템의 효율과 배터리의 수명에 좋지 않은 영향을 끼치게 된다. 또한 이를 해결하기 위해 절연형 감압 컨버터를 사용하는 경우 변압기 사용에 의한 부피 증가와 부가 소자의 사용에 따른 가격 상승을 피하기 어렵다. Cuk 컨버터는 주스위치의 ON/OFF 동작에 관계없이 출력으로 에너지가 항상 전달되며, 이상적으로 리플이 거의 존재하지 않아 충전용으로 적합하다. 또한, 승압 및 감압이 자유롭기 때문에 배터리의 정격전압에 상관없는 범용 충전기의 설계도 가능하다. 따라서 본 논문에서는 Cuk 컨버터를 이용하여 배터리 충전기를 설계하고, 그의 상태공간 모델링, 주파수 특성 해석 및 제어기 설계에 대해 기술한다. 제안된 제어 방식은 소형 연료전지 스택을 이용하여 실제 배터리를 대상으로 한 정전류 및 정전압 제어를 실행하여 그 성능 및 안정성을 검증한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.137-147
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• 2000

연료전지 응용분야에 대한 실험연구는 연료전지 성능향상 등의 기초연구와 더불어 매우 중요하며 차세대 동력원으로써 상용화되기 위해서는 이러한 연구가 함께 병행되어야 한다. 본 실험은 고분자 전해질형 연료전지(PEM Fuel Cell)의 시스템을 차량에 적용할 수 있도록 연료전지스택의 기본특성 및 rpm에 따른 축출력과 효율 특성을 알아 보았으며 자연대류 공기방식과 강제 공급방식간의 전압, 전류, 출력특성을 비교 분석하였다. 본 실험을 통해 자연대류방식의 경우 반응공기량의 제한으로 인하여 항상 전류한계 성향이 나타나는 것을 알 수 있었으며 강제공기 공급방식은 성능면에서 자연대류 공급방식보다 우수하였다. 이것은 자연대류 방식과는 달리 공기유량 및 속도의 증가로 인하여 공기가 공기극에서 원활히 반응하였기 때문이다. 축출력에 따른 효율변화는 조합시스템의 경우 축출력이 낮아질수록 연료전지 효율과 달리 현저히 감소하였으며 이는 모터가 효율이 낮은 범위에서 구동되었기 때문이다. 연료전지 자동차는 축출력과 스택의 효율을 고려한 운전이 이루어져야 하며 스택의 효율이 35%-45% 범위인 0.55-0.75V/cell에서 이루어져야한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.187-189
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• 2008

화석연료의 고갈과 에너지 공급의 불안정성을 극복하기 위하여 화석연료를 대체할 수 있는 신 재생에너지의 개발이 시급하다. 특히 우리나라는 화석에너지의 수입 의존도가 97% 이상을 상회하고 선진국 대비 4배 이상의 에너지소비증가율을 보이는 우리나라에서는 장기적인 에너지 수급정책의 수립과 신 재생에너지 개발이 절실히 필요하다. 본 연구에서는 신 재생에너지중 세계에서 가장 각광받고있는 연료전지 시스템 중 PEMFC 즉 고분자 연료전지의 직접 설치 구동과 구동특성을 파악하는데 목적을 두고 연구를 진행하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.57-65
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• 2010

양성자 교환막 미생물연료전지(PEM-MFC)의 경우 양극의 표면적을 기준으로 유기물 제거능력을 산출하면 유기물 부하에 관계없이 $3.0gCOD/m^2$ 수준으로 나타났다. 또 안정적인 전압이 관찰된 시기의 쿨롱 효율은 22.4~23.4 %로 높지 않은 수준이었다. 양성자 교환막은 양성자뿐만 아니라 초산도 통과시키는 것으로 확인되었다. 양성자 교환막을 사용하지 않은 상향류식 미생물연료전지(ML-MFC)의 경우 다공성 RVC 전극을 사용한 관계로 전극의 외부면적당 유기물 제거능력은 $9.3{\sim}10.1gCOD/m^2{\cdot}d$로 나타났다. 이는 양성자 교환막을 사용한 경우에 비하여 3배 정도 높은 수준이다. 그러나 RVC 양극의 비표면적 차이에 따른 유기물 제거 능력 차이는 크지 않았다. ML-MFC의 경우 전기 발생이 안정적이지 못하였으며, 쿨롱 효율도 3.6~3.7 %로 매우 낮은 수준이었다. 전기 발생량이 안정적이지 못한 것은 음극에 성장한 미생물의 영향으로 판단된다. 이를 해결하기 위해 음극부의 공기주입량을 증가시키면 일시적으로 전기 발생이 증가하였으나 오래 지속되지 못하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.169-171
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• 2007

화석연료는 산업의 발전에 큰 영향을 주었으나, 최근 지구 온난화, 환경요인, 자원의 고갈에 대한 문제점이 대두되고 있다. 이러한 화석연료를 대체할 새로운 에너지원으로 신 재생 에너지가 각광받고 있다. 신 재생에너지는 각각의 단점으로 인해 독립적인 발전 방식보다는 분산전원 역할로서의 상용계통과 연계한 계통 연계형이 적합하다고 판단되어진다. 그리하여 본 연구에서는 태양광과 연료전지의 복합발전 시스템에 대한 연구를 진행하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권5호
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• pp.694-702
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• 2014

One of the most important devices in an underwater vessel is a propulsion system. It should be a quiet and efficient system for stealthy operations in the large mission area. Hence lead-acid battery system has been used to supply the energy to electric motor. Recent technological developments and improvements, such as polymer electrolyte membrane(PEM) fuel cell and lithium polymer battery and have created the potential to improve overall power and propulsion performance. An underwater vessel always starts their mission with a limited energy and is not easy to refuel. Therefore design of energy elements, such as fuel cell and battery, and their load distribution are important to increase the maximum operating time of underwater vessel. In this paper, the lead-acid battery/PEM fuel cell and lithium polymer battery/PEM fuel cell were suggested as propulsion system and their performances were analyzed by modeling and simulation using Matlab/Simulink. Each model concentrated on representing the characteristics of energy element depending on demand current. As a result the effect of load distribution between battery and fuel cell was evaluated and the operation time of each propulsion system was able to be estimated exactly.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.125-132
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• 2011

본 연구에서는 차세대 연료전지 기술로서 일체형 재생 연료전지(Unitized Regenerative Fuel Cell, URFC)에 대하여 검토하였다. URFC는 신재생 에너지원과 연료전지의 하이브리드 시스템 구현을 목적으로 하는 필수 기술이며 21세기 수소경제 사회 완성을 위한 신기술로 평가된다. 특히 본 연구에서는 URFC 요소 기술로서 고분자 전해질 막에 대한 연구 결과를 정리하여 URFC 기술의 이해를 돕고자 하는 것이 목적이다. URFC용 고분자 전해질 막은 기능적 특성상 높은 수소이온 전도도, 치수안정성, 기계적 물성 및 계면 안정성이 요구된다. 이를 바탕으로 미래 에너지원인 수소의 생산, 저장, 이용을 일체화된 시스템으로 완성시킬 수 있는 URFC 기술은 향후 연료전지 기술과 더불어 풍력과 태양광 발전 등의 신재생 에너지 관련 기술을 함께 발전시킬 수 있는 새로운 연구 분야가 될 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.390-396
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• 2009

The flooding, especially in channel, is one of the critical issue to put proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) to practical use. In this paper, channel flooding was investigated the pressure difference at cathode channel outlet. A ratio of pressure difference changes to 25, 50% as its variation rate. The pressure variable rate is reflected in dimensionless number FN. As a result, modified dimensionless number $FN^*$ correctly predicted the channel flooding. This study analyzes that a variety of pressure difference is how to affect flooding at the cathode of the PEMFC.