• 공업화학
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• 제28권1호
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• pp.118-124
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• 2017

공랭식 고분자전해질 연료전지는 개방된 cathode구조로 인하여 시스템의 단순화와 부품 수 저감의 장점이 있다. 공랭식 연료전지는 최근에 많이 연구되고 있지만, 성능이 외부 환경에 영향을 받으며, 공기의 상대습도가 낮은 경우 전해질막의 건조로 인한 성능 감소가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 공랭식 연료전지의 성능에 영향을 주는 요인인 cathode 측 공기 유량과 anode 측 purge interval영향에 대해 분석하였으며, 스택을 운전하지 않는 상태로 장기간 보관하는 것이 성능에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 연료전지 외부에 설치한 fan의 전압을 조절하면 cathode 측 공기의 공급유량을 변화시킬 수 있고 스택의 온도도 제어할 수 있으므로, fan전압은 공랭식 연료전지의 성능에 영향을 주는 중요한 인자이다. 연료전지 시스템을 단순화하고 수소의 사용률을 높이기 위하여 anode 측은 dead ended anode (DEA) 기법을 사용하였다. 주기적인 purge를 실행하여 생성된 물과 가스를 배출하였으며, purge 주기를 변경하면서 스택의 성능에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 스택의 보관기간이 길어질수록 membrane dehydration으로 인해 성능이 감소하는 것을 실험을 통해 파악하였고, 단시간에 성능을 회복할 수 있는 기법을 제시하였다.

• 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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• 제30권8호
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• pp.756-763
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• 2006

PEMFC has several technical problems such as water management, long term stability and performance degradation as. PEMFC has been studied not only to solve water management, but also to generate power in stable manner to system by using a hybrid system with auxiliary energy storage device. The purpose of this study is to couple PEMFC with supercapacitor to make a hybrid system and to design and test control strategies for stable power generation in case of changing output power. The polarization curve and dynamic behaviors while changing power were investigated to find out characteristics of PEMFC stack. A DC/DC converter was fabricated in order to increase fuel cell and supercapacitor voltage and to charge supercapacitor. We found that the operation strategy 2 was recommended to the system because of solving water management problem and increasing the dynamic behavior.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권2호
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• pp.113-120
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• 2019

We have developed 1 kW-class PEMFC-battery hybrid system independently powering to the building, through the process of system design, current load characteristics analysis, power system configuration for demonstration site and performance evaluation. In order to use the fuel cell and battery as the hybrid type, a control technology for the charging/discharging decision and charging speed of the battery is required rather than using fuel cell. Also output power distribution between PEMFC and the battery is a core of energy management technology. It is confirmed that it is possible to supply independently 1kW powering the building to ensure optimal energy management through the power control experiment of the hybrid system.

• 한국융합학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.13-21
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• 2016

본 논문은 현재 진행 중인 대한민국 남부지역에 위치한 대학 내 스마트에너지캠퍼스 마이크로그리드에서 대학 내 빌딩에 설치될 수소전기분해 이용 연료전지 시스템 운용을 위한 선행 연구로써 고분자전해질막 전기분해(PEMWE)과 고분자전해질막 연료전지(PEMFC) 장치에서 동시에 온도변화 효과를 연구하고자 한다. 전반적으로 실험실에서 50W 고분자전해질막 연료전지(PEMFC)을 사용하여 수행하였다. 모니터링 프로세스는 무선 로라 노드와 게이트웨이 네트워크를 구성하여 실행하였다. 그리고 PEMWE와 PEMFC에 대한 수학적 모델링과 운전 알고리즘을 제안하였으며 제안한 모델에서 PEMWE는 낮은 발열 기준에서 효율이 더 높음을, 반면에 PEMFC는 높은 발열기준에서 효율이 더 높음을 을 알 수 있었다. 향후 대학 구내 빌딩에 설치될 실증시스템 성능을 높이기 위해 PEMWE와 PEMFC의 온도와 압력을 모니터링, 통신 및 제어 등 연구개발을 통하여 구현할 예정이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권12호
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• pp.1188-1193
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• 2007

This study focuses on the corrosion problems of STS316(stainless steel 316) tube for the cooling system of PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) operation. Deionized water which is highly corrosive is used especially for cooling agent of PEMFC to eliminate electrical conductivity, The tensile stress analysis was performed to check the change of mechanical strength of cooling line and pH of the water was monitored for the observation of extent of corrosion at simulated PEMFC operating condition. When STS316 tube was exposed to deionized water for 500 hours, substantial cracks were found on the surface and the pH of water was decreased from 6.8 to 5.8. For prevention of corrosion problems, the STS316 was coated by three kinds of fluororesin such as PTFE, FEP and ETFE. Among the coating materials, PTFE was the most protective in corrosive environment and was maintained the mechanical strength. To lower the cost, the same experimental analyses were carried out for iron tubes and the result will be discussed in detail.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.193-195
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• 2007

These days, to change the new & renewable energy change the subject because environmental pollution and exhausted fossil power. The most notable Fuel cells by one of the new & renewable energies are one of very useful power conversion sources. Their advantages are low environmental pollution, highly efficient power generation, diversity of fuels (natural gas, LPG, methanol and naphtha), and reusability of exhaust heat, modularity, and faster installation. PEMFC by one of the Fuel Cells is the energy of new technology which is produced by the electric chemical reaction directly. The essential composition elements of PEMFC stack are membrane electrode assembly (MEA), catalyst, Bipolar Plate. Under the this study, know-how is manufacturing single cell of PEMFC and Study design of Low Voltage, Low Electric Power System by PEMFC Single Cell.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.181-189
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• 2018

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system receives great attention as a promising power device for automotive applications. For the wide commercialization, the efficiency and performance of automotive PEMFC system should be further improved in terms of total system (stack and balance of plant [BOP]). Air supply module, which is a major part of the BOP, greatly affects the efficiency of automotive PEMFC system. In this paper, a systematic study on the low-pressure automotive PEMFC system was made in an attempt to enhance the net system efficiency. This study mainly presents an investigation of the effect of blower configuration (1-blower and 2-blower) on the net system efficiency of automotive PEMFC system. For this purpose, the effect of operating pressure and cathode stoichiometry on the system efficiency was investigated with stack temperature under the fixed net system power condition. Results indicate that 1-blower system is better in system efficiency over 2-blower system under an air stoichiometry of 2. However, 2-blower system is better in system efficiency under an air stoichiometry of 3. The simulation results show that the optimum operating strategy needs to be established for various blower system configurations considering blower performance maps.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.593-601
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• 2011

다양한 작동 조건에서 고분자 전해질형 연료전지의 성능 변화를 예측하기 위한 해석 프로그램을 구성하여 열관리가 시스템의 성능에 미치는 영향을 해석하였다. 전체 시스템은 연료전지 스택, 공기공급계, 연료공급계, 열 관리계로 구성 되었으며 각 구성부의 설계점을 고려하여 열역학적 모델링을 적용 하였다. 외기온 변화와 냉각 시스템의 성능 변화에 따라 연료전지 스택의 온도 및 출력 변화가 예상되므로 탈설계 해석을 하여 전체 시스템의 성능 변화를 예측하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.222-230
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• 2004

본 논문에서는 능동 연료전지 시뮬레이터를 적용한 3㎾급 연료전지 발전시스템을 제안하였다 제안된 연료전지 시뮬레이터는 실제 고체고분자형 연료전지(PEMFC)의 출력 전압, 출력 전류특성을 만들어내며, 이러한 전체 시스템의 효율적인 동작과 동 특성을 실험하였다. 본 논문에서는 제안된 시뮬레이터의 전체적인 구성도와 동작원리를 나타내었고, 연료전지 시스템의 제작 및 설계에 대해서 자세히 다루었다. 또한 제안된 시스템은 시뮬레이션과 실험결과를 통하여 검증하였다.