• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.195-206
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• 2003

Polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFC) are very interesting power source due to high power density, simple construction and operation at low temperature. But they have problems such as high cost, improvement of performance and effect of temperature. This problems can be approached using mathematical models which are useful tools for analysis and optimization of fuel cell performance and for heat and water management, in this paper, transient model consists of various energy terms associated with fuel cell operation using the mass and energy balance equation. And water transfer in the membrane is composed of back diffusion and electro-osmotic drag. The temperature calculated by transient model approximately agreed with the temperature measured by experiment in constant current condition.

• 오토저널
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• 제26권3호
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• pp.6-11
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• 2004

연료전지에서 반응에 참여하는 주된 연료는 수소이며, 따라서 연료전지 자동차에 사용되는 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell. PEMFC)에도 연료로서 수소를 공급해야 한다. 1㎾급 연료전지의 경우 한 시간에 약 1㎥($25^{\circ}C$, 1기압)의 수소를 필요로 하므로, 수십 ㎾ 용량의 자동차용 연료전지에는 수십 ㎥/h의 빠른 속도로 수소를 공급할 수 있는 장치가 필요하다. 또한 이러한 수소 공급 속도를 유지하면서 1회 연료 충전으로 수백 km를 자동차가 주행할 수 있도록 충분한 양의 연료가 자동차 내에 저장되어 있어야 편리할 것이다. (중략)

• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.16-22
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• 2024

고분자전해질막 연료전지는 작동온도가 낮아, 다른 종류의 연료전지에 비해 빠른 시동과 응답 특성을 가진다는 장점이 있다. 시뮬레이션 연구는 비용과 시간 측면에서 이점이 있어 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 기존의 수식에 단위전지의 기체확산층에 잔류하는 물의 저항을 추가하여 실제 데이터와 모델데이터를 비교했다. 실험은 25 cm² 단위 전지로 진행됐으며, 1차 임피던스 측정, 활성화, 분극곡선 데이터 획득 후 정지 시간을 0, 10, 60분으로 가지는 샘플로 나눠 실험했다. 이는 기체확산층 내부의 잔류 중인 물이 증발할 시간을 0분, 10분, 60분 부여했다고 볼 수 있다. 휴식기간을 가지지 않는 경우, 같은 전위 및 같은 유량에서 성능 향상의 폭은 큰 차이를 보이지 않았으나, 휴식기간을 가진 막전극 접합체의 경우 임피던스 측정 시 성능 향상이 확인되었다. 저항 감소크기를 과전압으로 바꿔, 연료전지모델에 잔류수가 존재할 경우와 존재하지 않을 경우의 전압 차이를 비교했으며 그 결과로 농도손실이 주를 이루는 고전류밀도 영역의 오차율이 줄어든 것을 확인하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-13
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• 2011

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2003년도 추계총회 및 연구발표회 초록집
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• pp.129.1-129
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• 2003

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2250-2254
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• 2007

Comprehensive analytical models focusing on the anode water loss, the cathode flooding, water equilibrium, and water management strategy are developed for polymer electrolyte fuel cells. Analytical solutions presented in this study are compared with two-dimensional computational results and shows a good agreement in predicting those critical characteristics of water. General features of water concentration profile as a function of membrane thickness and current density are presented to illustrate the net effect of the back-diffusion of water from the cathode to anode and the water production by the cathode catalytic reaction on water transport over a fuel cell domain. As one of practical applications, the required humidity level of feed streams for full saturation at the channel outlets are investigated as a function of the physical operating condition. These analytical models can provide good understanding on the characteristic water

• 전기화학회지
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• 제18권2호
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• pp.75-80
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• 2015

방향족 친핵성 치환반응을 이용하여 멀티블록형 sulfonated poly(arylene ether sulfone)(SPAES) 공중합체를 합성하였다. 서로 다른 말단(F- 또는 OH-말단)을 가지는 친수성 및 소수성 올리고머를 합성한 후 이를 이용하여 고분자 전해질 막을 합성하였다. 각기 다른 말단이 블록공중합체의 분자량에 미치는 영향을 분석하였고, 서로 다른 친수성구조가 블록고분자의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 합성된 멀티블록고분자는 70%이상의 습도에서 나피온 막과 비슷하거나 우수한 이온전도도를 나타내었고, 특히 SPAES 9의 경우 전습도 영역에서 SPAES 10보다 높은 이온전도도를 보였는데, 이는 친수성 블록내의 술폰산기의 부분 농도가 높아짐에 따라 친수성-소수성 간의 상분리가 발달되어 이온전도도가 향상된 것으로 보인다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.523-530
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• 2019

For the low-Pt electrodes for polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs), the optimization of ionomer content for anode catalyst layers was carried out. A commercial catalyst of 20 wt.% Pt/C was used instead of 50 wt.% Pt/C which is commonly used for PEMFCs. The ionomer content varies from 0.6 to 1.2 based on ionomer to carbon ratio (I/C) and the catalyst layer is formed over the electrolyte by the ultrasonic spray process. Evaluation of the prepared MEA in the unit cell showed that the optimal ionomer content of the air electrode was 0.8 on the I/C basis, while the hydrogen electrode was optimal at the relatively high ionomer content of 1.0. In addition, a large difference in cell performance was observed when the ionomer content of the hydrogen electrode was changed. Increasing the ionomer content from 0.6 to 1.0 by I/C in a hydrogen electrode with 0.05 mg/㎠ platinum loading resulted in more than double cell performance improvements on a 0.6 V. Through the analysis of various electrochemical properties in the single cell, it was assumed that the change in ionomer content of the hydrogen electrode affects the water flow between the hydrogen and air electrodes bounded by the membrane in the cell, which affects the overall performance of the cell. A more specific study will be carried out to understand the water flow mechanism in the future, and this study will show that the optimization process of hydrogen electrode can also be a very important cell design variable for the low-Pt and high-performance MEA.

• 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.

• 동력기계공학회지
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• 제13권3호
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• pp.11-19
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• 2009

This paper introduces a conceptual design of a combined scroll expander-compressor unit for a fuel cell. Since air discharged out of the fuel cell stack has still high pressure energy, some power can be extracted from the air by directing it to pass through an expanding device. Such extracted power can be used to drive an auxiliary compressor. For this purpose, a scroll type expander coupled to a scroll type compressor was designed for a 1kW-class fuel cell. The orbiting scroll members of the expander and the compressor were made to share three of common drive shafts installed in the mid frame plate. Performance analysis for the combined expander-compressor unit showed that the installation of this unit could reduce the auxiliary power consumption in the fuel cell by about 42%.