본 연구에서는 전압품질에 민감한 설비를 위한 3상 하이브리드 Z-소스 동적 전압 보상기(Z-HDVR : Hybrid Z-Source Dynamic Voltage Restorer)을 제시하였다. 제안된 시스템은 수동필터와 Z-소스 토폴로지의 직렬형 능동필터로 구성된다. Z-HDVR의 ESS(Energy Storage System)로는 친환경적인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC : Proton Exchange Membrane Fuel Cells)를 사용하였다. 고조파 검출 알고리즘은 동기좌표계의 $i_d-i_q$ 이론에 의하였으며, 부하전압 보상을 위하여 PI제어를 사용하였다. 전압swell 및 sag등 다양한 전원 조건하에서 제안된 시스템의 보상 성능을 검토하였다.
The modelling of PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) has been studied in many kinds of methods. But there are some limitations in application of the developed models to analyze transient phenomena of power systems. The PSCAD/EMTDC is very popular simulation tool in power system areas. To analyze power systems interconnected to PEMFCs, the PSCAD/EMTDC model of the PEMFCs is needed. In this paper, we developed a PSCAD/EMTDC model of PEMFC based on electro-chemical characteristic equations of PEMFC. Also, we performed simulations using the developed model in the PSCAD/EMTDC program and tested appropriateness of the proposed models. The simulations showed good results.
In recent years, research to machine large-surface micro-features has become important because of the light guide panel of a large-scale liquid crystal display and the bipolar plate of a high-capacity proton exchange membrane fuel cell. In this study, in order to realize the systematic design technology and performance improvements of an ultra-precision machine for machining the large-surface micro-features, a structural characteristic analysis was performed using its virtual prototype. The prototype consisted of gantry-type frame, hydrostatic feed mechanisms, linear motors, brushless DC servo motor, counterbalance mechanism, and so on. The loop stiffness was estimated from the relative displacement between the tool post and C-axis table, which was caused by a cutting force. Especially, the causes of structural stiffness deterioration were identified through the structural deformation analysis of sub-models.
본 논문에서는 소형 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 BOS(Balance of Stack) 제어에 관하여 논의한다. 별도의 가습 장치가 필요치 않고 BOS의 구성이 비교적 간단한 소형 PEM 연료전지 시스템에서는 팬과 퍼지밸브만의 제어를 통해 스택 내부 수분의 조절과 열 관리가 수행된다. 따라서 본 논문에서는 부하에 따른 최적의 공기유량을 계산하고 요구되는 유량의 공급을 위해 팬을 제어하는 알고리즘을 통해 소형 연료전지 시스템의 과도응답 특성과 안정성을 향상시키는 방법에 관하여 제안한다. 150W급 소형 연료전지 시스템을 꾸미고, 마이크로컨트롤러를 이용한 제어회로를 구현하여 실험함으로써 제안된 알고리즘의 유용함을 검증하였다.
Japan is leading standards for the hydrogen fuel quality on the PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) vehicle at ISO/TC197/WG12. However, it has many problems to solve the standard of measurement and the test method. because the standard of measurement which was proposed in Japan is too high to reach the technique for many countries. it might not control standards for the hydrogen fuel quality on the PEMFC vehicle in Korea. So we need to develop the study of standards and the technique of measurement continuously for the International Standards Meeting.
고분자 전해질 연료전지는 다수의 단위 cell을 적층하여 stack을 형성하게 되며, 각 단위 cell 은 분리판과 MEA 사이에 gasket을 장착하게 된다. 이때 장착된 gasket은 분리판과 MEA사이의 일정한 gap을 유지하여 가스를 균일하게 분배되도록 할 뿐만 아니라, 가스 유출을 막는 sealing 재(材)로서의 역할을 한다. 따라서 고분자 전해질 연료전지의 성능확보를 위해서는 내구성 및 가스 기밀성이 우수한 gasket 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 이러한 gasket 물성을 만족시킬 수 있는 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 개발하고자 하였으며, 이를 검증하기 위하여 가혹 조건에서 실험을 수행하였다. 그 결과 종래의 gasket 보다 열적, 화학적 및 가스기밀성 변에서 우수한 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 얻을 수 있었다.
CO in the reformed gas for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) has a strong tendency to adsorb on the surface of the catalyst and thus to block the sites that hydrogen needs for reactions. Even part per million levels of CO can cause serious poisoning. This CO poisoning can overcome to bleed trace amounts of air into the anode. In this study, we indicated the alteration of stack performance in various CO concentration and then bled a small amount of air. The performance of stack was reduced by increasing CO amount, and recovered by air bleeding. But the air-bleeding have an impact on performance of anode should be further explored.
Fuel cell with high electric efficiency has many probabilities of commercial use. Especially, proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) which is a low temperature fuel cell and has less influence on $CO_2$ concentration is considered the power generation system of small building and household. We calculated the optimal operational plans of 1 kW household PEMFC power system based on the daily electricity and heat demand patterns of Japan and Korea. Calculated results show that the economic feasibility of PEMFC power system is very sensitive to the cost policy of electricity and natural gas.
The transient response of PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is important criteria in the application of PEM fuel cell to real automotive system. In this work, using a transparent unit PEM fuel cell, the transient response and cathode flooding during load change are investigated. The cell voltage is acquired according to the current density change($0.3Acm^2$ to $0.6A/cm^2$) under various stoichiometry conditions and different flooding intensities, Also the cathode gas channel images are obtained by CCD imaging system simultaneously. The different level of undershoots appeared at the moment of load changes under different cathode stoichiometries and flooding intensities. The correlation of the dynamic behavior with stoichiometry and cathode flooding is induced from the results of these experiments.
The catalyst layer of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell is a mixture of polymer, carbon, and platinum. The characteristics of the catalyst layer play critical role in determining the performance of the PEM fuel cell. This research investigates the role of catalyst layer composition using a Central Composite Design (CCD) experiment with two factors which are Nafion content and carbon loading while the platinum catalyst surface area is held constant. For each catalyst layer composition, polarization curves are measured to evaluate cell performance at common operating conditions, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and Cyclic Voltammetry (CV) are then applied to investigate the cause of the observed variations in performance. The results show that both Nafion and carbon content significantly affect MEA performance. The ohmic resistance and active catalyst area of the cell do not correlate with catalyst layer composition, and observed variations in the cell resistance and active catalyst area produced changes in performance that were not significant relative to compositions of catalyst layers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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