• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.393-400
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• 2013

The air supply system has a significant effect on the efficiency of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) systems. The performance and efficiency of automotive PEMFC systems are greatly influenced by their air supply system configurations. This study deals with the system simulation of automotive PEMFC systems using MATLAB/Simulink framework. In this study, a low-pressure operating PEMFC system adopting blower sub-module (turbo-blower) is modeled to investigate the effects of stack operating temperature and air stoichiometry on the parasitic power and efficiency of automotive PEMFC systems. In addition, the PEMFC net system efficiency and parasitic power of air supply system are mainly compared for the two types (low-pressure operating and high-pressure operating) of automotive PEMFC systems under the same net power conditions. It is suggested that the obtained results from this system approach can be applied for establishing the novel operating strategies for FC vehicles.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3230-3235
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• 2007

Design performances of various configurations of the PEMFC/GT hybrid systems have been evaluated. Based on PEMFC adopting steam reforming, various system configurations (one ambient pressure configuration and three different pressurized configurations) were designed and their performances were compared. Their Performances are also compared with the reference PEMFC system. Influences of turbine inlet temperature, pressure ratio on the hybrid systems performance were investigated and design ranges exhibits better efficiency than the PEMFC system were presented. One of the pressurized system may have much higher efficiency than the PEMFC system, while other systems hardly provide efficiency upgrade.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2839-2844
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• 2008

A PEMFC(proton exchange membrane fuel cell) is a good candidate for residential power generation to be cope with the shortage of fossil fuel and green house gas emission. The attractive benefit of the PEMFC is to produce electric power as well as hot water for home usage. Typically, thermal management of vehicular PEMFC is to reject the heat from the PEMFC to the ambient air. Different from that, the thermal management of PEMFC for RPG is to utilize the heat of PEMFC so that the PEMFC can be operated at its optimal efficiency. In this study, dynamic thermal management system is modeled to understand the response of the thermal management system during dynamic operation. The thermal management system of PEMFC for RPGFC is composed of two cooling circuits, one for controling the fuel cell temperature and the other for heating up the water for home usage. Dynamic responses and operating strategies of the PEMFC system are investigated during load changes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.176-179
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• 2007

본 연구에서는 고분자연료전지(PEMFC)을 이용하여 보조전원용으로 사용할 수 있는 계통연계 연료전지 시스템을 개발하였다. 또한 본 연구에서는 DSP(Digital Signal Processor)칩을 이용한 계통 연계용 전력변환기(PCS, Power Conditioning System)와 제어시스템 개발도 병행하여 수행되었다. 개발된 1kW급 계통연계형 시스템은 다양한 조건에서의 스택 성능 실험 및 BOP 연계 시험을 통해 최적의 운전점을 도출할 수 있었으며, PID(Proportional, Integral, Differential) 운전제어 방법올 적용하여 시스템의 안정적인 운전 특성을 확보하였다. 향후 본 시스템을 계통연계용은 물론 독립전원용으로 사용하기 위해 전력변환장치를 설계중이며, 2007년 하반기에 시스템에 적용될 예정이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.19-26
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• 2010

이온교환막 연료전지는 전세계적인 에너지 고갈 문제와 온실효과에 대한 대응책의 하나이다. 특히, 이온교환막 연료전지는 전기화학반응에 의해 전기를 생산함과 동시에 열을 발생하기 때문에 가정용으로 적용하기에 적당하다. 가정용 연료전지의 열관리 목적은 연료전지가 최적조건에서 운전할 수 있도록 적절히 온도를 제어해 주는 것으로, 본 연구에서는 부하 변화 시 가정용 연료전지 시스템의 응답 특성과 열관리 특성을 알아보기 위한 해석 모델을 개발하였다. 열관리 해석 모델은 연료전지의 온도를 조절하기 위한 펌프와 열교환기로 구성된 1차측, 주택에 온수를 공급하기 위한 탱크와 펌프 계통의 2차 측으로 구성되었다. 부하를 순차적으로 증가시킬 때와 감소시킬 때를 구분하여 열관리 계통의 응답특성 을 확인하였다. 결과적으로 탱크의 초기 승온에 많은 시간이 소요되기 때문에 부하를 다단으로 오랜 시 간 동안 서서히 증가시키면서 시스템 응답 특성을 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 가정용 연료전지의 부하 변화시의 열관리 특성을 고려한 운전 전략에 대해서도 조사하였다.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.113-121
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• 2016

고분자 전해질 연료전지는 운전온도에 따라 효율과 출력이 변화하기 때문에 $65^{\circ}C{\sim}75^{\circ}C$정도의 적정 운전온도를 유지하기 위한 냉각시스템을 필요로 한다. 따라서 PEMFC 운전온도를 유지하기 위한 냉각시스템 및 이를 위한 제어로직을 적용할 필요가 있다. HILS는 이러한 냉각시스템 제어로직을 검증하고 연구하기 위한 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 냉각수 제어 알고리즘 연구를 위해 HILS 시스템을 구성하였다. HILS 시스템 모델은 PEMFC, 열교환기 및 온도와 관련한 외부환경 모델로 구성되며, HILS 시스템의 하드웨어는 삼방밸브, 펌프, 열교환기로 이루어진다. 이러한 HILS를 활용하여 냉각시스템 제어 효율 향상을 위한 제어우선순위 및 제어 대상온도 설정에 대한 연구를 수행하였다. 1차 냉각회로의 삼방밸브를 우선제어대상으로 설정하고, 2차 냉각회로의 온도제어성능 보정을 위해 2차 냉각회로 삼방밸브의 개도율 하한값을 PEMFC 출력과 2차 냉각회로 냉각수 온도의 함수로 작성하여 온도제어성능을 보상할 수 있도록 하였다. 그 결과 안정적인 PEMFC 온도 제어성능을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.423-429
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• 2011

본 논문은 고분자 전해질 연료전지 시스템(PEMFC)을 위한 비선형 상호결합 시스템의 분산 퍼지 제어기 설계 기법을 제안한다. 이를 위해 연료전지 시스템의 비선형성을 확인하고, Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델링을 통하여 비선형 시스템을 퍼지 모델로 변환한다. 변환된 퍼지 모델을 기반으로 퍼지 관측기를 설계하고 퍼지 시스템을 안정화 시킬 수 있는 분산 퍼지 제어기를 설계한다. 폐루프 시스템의 안정도 조건을 선형 행렬 부등식으로 나타내고, 부등식을 이용하여 제어기의 이득값을 구한다. 마지막으로, 모의실험을 통하여 제어기의 효용성을 평가한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.485-488
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• 2006

고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 소형전원에서부터 분산용전원에 이르기 까지 넓은 응용범위를 가지고 있다. 이러한 PEMFC의 응용범위 중 메탄올 개질반응을 통하여 발생된 수소를 이용하는 휴대용 PEMFC 시스템의 경우, 개질 시 발생하는 일산화탄소가 백금촉매를 피독시켜 연료전지의 성능을 저하시키는 주요 원인이다. 따라서 연료전지의 성능저하를 막기 위해서는 개질가스의 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 낮추는 것이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 개질가스의 일산화탄소 농도를 낮추기 위한 반응기를 설계 및 제작하였으며, 상용촉매를 사용하여 CO저감 성능실험을 하였다. 또한, PROX 촉매 및 methanation 촉매를 조합하여 사용함으로써 $140^{\circ}C{\sim}190^{\circ}C$ (약 $50^{\circ}C$)의 온도범위에서 일산화탄소의 농도 10ppm이하의 결과를 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.604-611
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• 2012

For the commercialization of fuel cell powered vehicle, it is highly important to improve the performance and efficiency of an automotive polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system. The performance and efficiency of PEMFC systems are significantly influenced by their operating conditions. Among these conditions, the system operating pressure is considered as the one of the main factors. In this study, to investigate the effects of operating pressure on the performance and efficiency of automotive PEMFC systems, two types of high-pressure operating PEMFC systems adopting two different compressors (i. e. different performance maps) are modeled by using MATLAB/Simulink environment. The PEMFC system efficiency and parasitic compressor power are mainly analyzed and compared for the two types of high-pressure operating PEMFC systems under the same system net power conditions. It is expected that this kind of study can contribute to provide basic insight into the operating strategies of high-pressure operating PEMFC systems for automotive use.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제32권spc3호
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• pp.282-288
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• 2012

Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is the most promising energy source for the robot applications because it has unique advantages such as high energy density, no power drop during operating, and easy to make compact size. However, PEMFC has intrinsic disadvantages which are delay to start up and difficulty to correspond drastic load changes. These disadvantages can be compensated by hybrid operating with a Li-poly battery. This study is focus to build and understand the hybrid system for the robot system. In this study, we build the PEMFC hybrid system using EOS-320 PEMFC stack, Li-poly battery and G-Philos FDX1-250BU dc-dc converter. The hybrid system is accurately monitored by CAN and RS485. The system was studied under two conditions such as non-loaded and loaded operating conditions. The results show that the system has delay to start up without hybrid operating and it can be compensated with the hybrid operating.