• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.496-497
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• 2011

고체산화물 연료전지(SOFC)는 다른 연료전지에 비해 발전효율이 높고, 전력뿐 아니라 물과 열이 부산물로 생성되어 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 다양한 연료를 사용할 수 있어 향후 대용량 발전용 연료전지에 적합한 특징을 가진다. 하지만 아직 Stack의 가격이 매우 비싸고, 실제의 Stack이 있다하더라도 연구 중의 손상 위험을 감수해야 한다. 따라서 SOFC Stack을 대신 할 수 있는 가상의 SOFC 시스템 구현을 통해, 저렴한 비용으로 실제의 SOFC 시스템과 유사한 환경을 구축하여 비교할 수 있다. SOFC Stack의 최대출력 DC 1kW급을 목표 대상으로 하여, 48V, 25A의 DC 출력이 가능한 Programmable DC Power Supply 설계 및 시리얼 통신을 이용한 인터페이스 보드를 제작하였고, SOFC Stack Modeling 및 GUI 구성을 하였다. 구현된 SOFC 시뮬레이터를 통해 상용의 인버터를 이용한 계통출력 전력과 실제 Stack 실험결과 비교로, 제작한 시스템이 향 후 SOFC 시스템을 위한 시험 및 연구에 응용 가능함을 입증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권6호
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• pp.81-87
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• 2017

SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)는 고온 연료전지 중 하나이며, SOFC 시스템과 스택은 고온 운전 특성을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 시스템 설계 및 재료의 선택, 내구성 확보, 안전성능 확보에 많은 어려움을 가지고 있다. 따라서 SOFC 연료전지의 상용화와 보급을 위해서는 안전성능 평가기술과 평가시스템의 개발이 병행되어야 한다. 본 연구에서는 스택 안전성능 평가시스템의 제작을 위하여 국내 외 SOFC 관련규격 및 스택의 위험요소를 분석하였다. 분석한 자료를 바탕으로 스택 안전성능 평가 시스템의 제작을 위한 평가항목을 도출하였다. 본 연구 결과를 통해 SOFC 연료전지의 보급 활성화와 안전한 사용 환경에 기여할 수 있기를 기대한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권7호
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• pp.765-772
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• 2015

본 연구는 SOFC/GT(Solid Oxide Fuel Cell/Gas Turbine)시스템의 SOFC 스택으로 공급되는 공기, 메탄 및 물의 유량변화에 따른 SOFC/GT시스템의 온도, 스택 출력 및 시스템 효율의 특성에 관하여 조사하였다. 이 때 SOFC 스택의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스 온도는 외부 열원의 추가 없이 시스템에서 배출되는 배기가스를 활용하여 일정하게 유지하였다. 그 결과 본 연구의 범위 내에서 외부 열원의 추가 없이 SOFC/GT시스템의 배기가스를 활용하여 SOFC 스택으로 공급되는 애노드 및 캐소드 가스 공급온도를 1000(K)로 일정하게 유지하는 것이 가능하였다. 시스템 효율은 공급 공기 유량은 많을수록, 공급 메탄 유량은 적을수록 높아짐을 알 수 있었고, 터빈으로 공급되는 배기 가스의 유량이 시스템 효율에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, SOFC/GT시스템의 운전 조건에 따라서 SOFC 스택 효율은 51~57%, 시스템 효율은 57~73%의 값을 얻을 수 있었다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권3호
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• pp.391-398
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• 2006

This work involves a method for modeling the flow distribution in the stack of a solid oxide fuel cell. Towards this end, a three dimensional modeling of the flow through a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) stack was carried out using the CFD analysis. This paper examines the efficacy of using cold flow analysis to describe the flow through a SOFC stack. It brings out the relative importance of temperature effect and the mass transfer effect on the SOFC manifold design. Another feature of this study is to utilize statistical tools to ascertain the extent of uniform flow through a stack. The results showed that the cold flow analysis of flow through SOFC might not lead to correct manifold designs. The results of the numerical calculations also indicated that the mass transfer across membrane was essential to correctly describe the cathode flow, while only temperature effects were sufficient to describe the anode flow in a SOFC.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2144-2148
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• 2008

Kerosene-driven solid oxide fuel cell (SOFC) system with reformer, desulfurizer and after-burner was mainly developed for this study. Originally the system was developed for 1kW class SOFC system for residential power generation (RPG) application. As a preliminary study of 1kW class SOFC system operation, a short stack was applied to the system. The short stack consists of 7 cells of $10cm{\times}10cm$ area and was operated at $720^{\circ}C$. The effect of anode inlet gas composition to stack performance was investigated. Firstly, I-V characteristics of SOFC with different fuel of kerosene and hydrogen were studied. Secondly $CH_4$ internal reforming was performed at various anode inlet gas compositions of $H_2$, $CH_4$ and $H_2O$. Through these experiments the effects of each anode inlet gas component to stack performance were analyzed and the significant operating parameters were iscussed.

• 에너지공학
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• 제27권4호
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• pp.1-12
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• 2018

SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) stack 안전성능 평가항목 및 평가절차 도출을 위하여 국내 외 연료전지 관련 규격들을 분석하였으며, 분석을 통해 도출된 시험항목으로 SOFC stack 안전성능 시험을 실시하였다. 시험에 사용된 SOFC stack은 (주)미코사(社)에서 제작된 음극 지지형 2 cell stack(활성면적: $110.25cm^2/cell$)이고, 평가장치는 자체 제작한 SOFC stack 안전성능 평가 장치를 사용하였다. 기밀성능 시험, 전류전압특성 시험, 정격출력 시험 및 부하변동 시험을 실시하였으며, 그 결과 해당 stack의 최대출력은 65.6 W(1.41 V, 46.5 A, $422mA/cm^2$), 정격출력은 62.3 W(1.57 V, 40 A, $363mA/cm^2$)로 나타났으며 가스누출이 없음을 확인하였다. 또한, 부하변동에 대하여 2초 이내에 안정적으로 출력이 유지되는 것을 확인하였다. 이때 운전 온도 $750^{\circ}C$에서 최대부하(40 A) 및 최소부하(8 A)에서의 출력은 각 62 W와 16 W로 측정되었다. 본 연구를 통하여 고체산화물연료전지의 보급화와 안전한 사용 환경을 제공하는데 기여하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.405-411
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• 2010

A 5kW class SOFC cogeneration system consisted of a hot box part, a cold BOP (balance of plant) part, and a hot water reservoir. The hot box part contained a stack, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchangers. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap, and system control units. A 5kW stack was designed to integrate 2 sub-modules. In this paper, the 5kW class SOFC system was operated using 2 short stacks connected in parallel to test the sub-module and the system. A short stack had 15 cells with $15{\times}15 cm^2$ area. When a natural gas was used, the total power was about 1.38 kW at 120A. Because the sub-modules were connected in parallel and current was loaded using a DC load, voltages of sub-modules were same and the currents were distributed according to the resistance of sub-modules. The voltage of the first stack was 11.46 V at 61A and the voltage of the second stack was 11.49V at 59A.

• 신재생에너지
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• 제2권2호
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• pp.44-49
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• 2006

본 연구는 독일 율리히 연구소에서 도입된 면적 200mm*200mm의 연료극 지지체 평판형 SOFC 셀 및 금속 분리판 5장을 적층하여 500W급 SOFC 스택을 제작하고, 이러한 스택의 운전특성을 분석한 연구이다. 도입된 500W급 SOFC 스택은 가스터빈-연료전지 하이브리드 시스템어에 사용되는 5kW급 SOFC 스택의 예비실험을 위한 것으로서, 본 연구의 목적은 상압 운전특성을 바탕으로 외국에서 시도된 적이 없는 평판형 SOFC 스택의 가압 운전기술을 확보하는 것이다. 이러한 목적을 위해 본 연구에서는 상압형 500W급 SOFC 발전시스템에 대한 구성과 설계, 전반적인 운전 특성평가 (5셀 스택 운전, 연료 전환 $(H_2{\rightarrow}pre-reformed\;gas)$, 500 시간 연속운전 등)가 이뤄졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.57-60
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• 2008

KEPRI has studied planar type SOFC stacks using anode-supported single cells and kW class co-generation systems for residential power generation. A 1kW class SOFC system consisted of a hot box part, a cold BOP part and a water reservoir. A hot box part contains a SOFC stack made up of 48 single cells and ferritic stainless steel interconnectors, a fuel reformer, a catalytic combustor and heat exchangers. Thermal management and insulation system were especially designed for self-sustainable operation. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap and system control units. When a 1kW class SOFC system was operated at $750^{\circ}C$ with hydrogen after pre-treatment process, the stack power was 1.2kW at 30 A and 1.6kW at 50A. Turning off an electric furnace, the SOFC system was operated using hydrogen and city gas without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about 1.3kW with hydrogen and 1.2kW with city gas respectively. The system also recuperated heat of about 1.1kW by making hot water.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권12호
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• pp.720-726
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• 2007

Current collectors of SOFC play a significant role on the performance of power generation. In this study a single cell stacked SOFC was assembled using Ag-mesh as a cathode current collector, and evaluated its performance. No gas leakages of the single cell stack occurred in the tests of gas detection and OCV measurement. The OCV and initial power of the stack were 1.09V and $0.45W/cm^2$, respectively, under the flow rates of air at 2,500 cc/min and $H_2$ at 1,000 cc/min at the test temperature of $750^{\circ}C$. A degradation rate of 44.0% was measured during the prolonged time of 307 h. The relatively low durability of the tested single cell stack was found to be the evaporation of Ag-mesh at the current corrector.