• 멤브레인
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• 제29권3호
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• pp.173-182
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• 2019

화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제28권1호
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• pp.57-63
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• 2011

Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) performance degrades when hydrogen sulfide ($H_2S$) is present in the fuel hydrogen gas; this is referred to as $H_2S$ poisoning. This paper reveals $H_2S$ poisoning on PEMFC by measuring electrical performance of single cell FC under various operating conditions. The severity of $H_2S$ poisoning depended on $H_2S$ concentration under best operating conditions($65^{\circ}C$ of cell temperature and 100% of anode humidification). $H_2S$ adsorption occured on the surface of catalyst layer on MEA, but not on the gas diffusion layer(GDL) by analyzing SEM/EDX data. In addition, MEA poisoning by $H_2S$ was cumulative but reversible. After poisoning for less than 150 min, performance of PEMFC was recovered up to 80% by just inert nitrogen gas purging.

• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.687-693
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• 2019

수소전기차와 발전을 시작으로 수소연료전지 시장이 성장하면서 연료전지와 수소의 수요가 증가하고 있으므로, 조기 상용화와 시장 활성화를 위하여 연료전지의 내구성과 연료 이용효율에 관한 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 연료전지의 성능과 연료 이용효율을 최적화하기 위하여 양극 닫힌계의 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 부하 전류에 대한 배출 조건과 수소 공급 압력이 고분자전해질 연료전지의 성능에 미치는 영향에 대하여 평가하였고, 전해질막 두께에 대한 물의 역확산 영향을 분석하였다. 양극 닫힌계에서 수소극에 쌓인 물은 연료전지 전압이 3% 감소한 경우에 솔레노이드 밸브를 열어 배출하였다. 수소 공급 압력은 0.1~0.5 bar, 배출 시간은 0.1~1 s까지 변화시키면서 실험을 수행하였다. NR 211 (25.4 um) 전해질막의 경우 0.1 bar의 수소 공급 압력과 0.1 s 배출 시간 조건에서 수소 이용효율 98.9%의 가장 높은 연료 이용효율을 보였지만 잦은 flooding으로 인하여 장시간 운전 시 연료전지의 성능이 감소하였다. 이에 반해 NR 212 (50.8 um)의 전해질막에서 생성된 물과 질소의 역확산 속도를 늦추어 배출 간격을 늘리고 연료 이용효율을 높일 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제1권1호
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• pp.72-78
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• 2005

Optimal design and proper operation are important to get aimed output power of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) stack. An air cooling fuel cell stack is widely used in sub kW PEMFC systems. The purpose of this study is to analyze operating conditions affecting the performance of the air cooling PEMFC which is designed for portable application. In portable applications, air cooling stack is difficult to maintain well balanced operating conditions. The importart parameters are the relative humidity, the temperature of the stack, the utilization of reactant gas and so on. in this study, a 500W air cooling PEMFC was fabricated and tested to evaluate the design performance and to determine optimal operating conditions. Moreover, basic modeling also is carried out. These results can be used 3s design criteria and optimal operating conditions for portable PEMFCs

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권5호
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• pp.449-454
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• 2006

Neutron imaging technique was used to investigate the water distribution and movement in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) at HANARO, KAERI. The Feasibility tests were performed in the first and second exposure rooms at the neutron radiography facility (NRF) at HANARO in order to check the ability of each exposure room, respectively. The feasibility test apparatus was composed of water and pressurized air before making up the actual test apparatus. Due to the low neutron intensity in the second exposure room, the exposure time was too long to investigate the transient phenomena of PEMFC. Although the exposure time was improved to 0.1 sec in the first exposure room, it was difficult to discriminate detail water movement at the channel due to the high noise level. Therefore, the experimental setup must be optimized according to the test conditions. Water discharge characteristics were investigated under different flow field geometries by using feasibility test apparatus and the neutron imaging technique. The water discharge characteristics of a 3-parallel serpentine are superior to those of a 1-parallel serpentine, but water at Membrane Electrode Assembly (MEA) was not removed, regardless of the flow field type.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.618-623
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• 2022

분리판은 반응물 및 전자를 전달하고 부산물인 물과 열을 배출하며, 막전극접합체의 지지체 역할을 하는 고분자전해질 연료전지의 핵심 구성요소이다. 따라서 분리판의 유로 구조는 연료전지의 성능을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 압축률이 다른 구리 폼을 cathode 분리판에 적용한 25 cm² 단위 전지를 이용하여 성능 평가를 수행하였다. 금속 폼의 압축률이 증가할수록 총 저항이 감소하였으며, 특히 전하전달과 물질전달 저항이 사형 유로에 비해 크게 개선되어 중전류밀도 및 고전류밀도 영역에서 전압 손실을 줄일 수 있었다. 가압한 공기를 사용한 사형 유로 구조의 경우 연료전지의 성능이 압축한 금속 폼(S3)을 적용한 유로와 중전류밀도 영역까지는 큰 차이가 없었으나, 고전류밀도 영역에서는 유로 구조의 한계로 낮은 성능을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.143.2-143.2
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• 2010

Therefore, with this development assignment we'd like to develop the hybrid system combining 800W DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) and 1.6kW of Lithium secondary battery pack which can be applied to the most common small cart. a scooter, to secure the development capability of hundreds of Watts DMFC, the high-capacity Lithium secondary battery pack, the technology of BMS (Battery Management System) and the development technology of hybrid system. DMFC, in fact, has lower energy efficiency than PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell); however, it has several advantages in terms of fuel storage and use. It is pretty easy to be stored and used without any additional colling and heating devices because of its insensitive liquid methanol to temperature. In conclusion, DMFC system is the most suitable device for small mobile vehicles.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2589-2593
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• 2008

In a fuel cell vehicle using polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC), hydrogen is over-supplied to gain higher stack efficiency. So it is needed considering fuel efficiency to re-circulate hydrogen which is not reacted in stack. And to re-circulate hydrogen, a blower or an ejector is used. Ejector re-circulation system has several merits compared with blower system, for example no parasite energy, simple structure and no lubrication system. But the secondary flow of an ejector in fuel cell vehicle, has high humidity because of crossover problem in stack. Therefore in this paper, ejector is designed by 1-D modeling and CFD with the primary and secondary flow of hydrogen. And the ejector which has the primary and secondary flow of air, is designed to have the same Reynolds number and Mach number at the nozzle exit as the hydrogen ejector's. And this air ejector is tested while the humidity of the secondary flow is varied.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2005년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.357-359
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• 2005

In this paper, a new SEPIC-Flyback converter with a single transformer has been proposed, which is suitable for a fuel cell based power generation system. The proposed converter is superposition of sepic and flyback converter mode. It has outstanding high boosting output voltage, component utilization and high efficiency characteristics under the inherently severe low output voltage of the fuel cell generator. The proposed converter for a full cell generator is described and verified by simulation and experimental result that make used of the Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell(PEMFC) Generator.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권11호
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• pp.849-855
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• 2008

The paper addresses modeling and analysis of the part load performance of a hybrid fuel cell system integrating a polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) and a gas turbine(GT). The system is a pressurized one where the working pressure of the PEMFC is higher than the ambient pressure. In addition to the two major components, the system also includes auxiliary parts such as a steam reformer, a humidifier, and afterburner and so on. Based on design analysis, component off-design models are incorporated in the analysis program and part load operation is simulated. The mode for the part load operation of the PEMFC/GT hybrid system is a variable rotational speed operation. The operating characteristics and variations in the system efficiency and component performance parameters at part load are analyzed.