본 논문에서는 순시전압강하 보상장치 등의 전력변환시스템에 사용되는 수퍼 커패시터(또는 전기이중층콘덴서; EDLC)의 고장진단을 위한 파라미터의 측정기법에 관한 연구를 수행하였다. 직류 에너지의 저장을 위한 기존의 장치에는 납축전지 또는 전해 커패시터를 사용하여 왔으나 환경문제 및 에너지밀도의 측면에서 불리하여 최근에는 수퍼 커패시터의 사용이 주목을 받고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 수퍼 커패시터의 내부 특성 및 고장 마모 등을 분석하기 위한 커패시터의 등가직렬저항(ESR) 및 정전용량을 측정하는 기법을 제시하여 고장진단의 주요한 데이터에 활용이 가능토록 하였으며, 또한 수퍼 커패시터를 적용한 순간전압강하에 대한 응용 실험을 수행하여 그 결과를 함께 제시하였다.
This experiment explains about electrical braking equipment which will be used for 1.2kW PEMFC HEV. The equipment is made of BLDC motor and super capacitor(EDLC). The circuit is designed for regeneration braking that can save the energy from low voltage of generation with BLDC motor. Increasing a regeneration energy from braking system is effected with regeneration current and SoC of super capacitor(EDLC). Electrical braking in electrical vehicle is suitable for regeneration braking with dynamic braking together.
최근 컴퓨터, 전기, 전자, 통신, 반도체 장비 등의 전기적 외란에 민감한 부하 설비의 사용이 증가함에 따라 전력 품질에 대한 관심이 높아지고 있다. 더 나아가서는 정밀 부하 장비들에 가장 빈번하게 발생하는 순간 전압 강하는 전력 품질 향상을 위해 적정한 보상이 필요하게 된다. 이를 위해 전기 이중층 커패시터 (EDLC : electric double layer capacitor)를 사용한 순간전압강하 보상장치가 개발되어 적용되고 있다. 본 논문에서는 순간전압강하 보상장치 (DVR : dynamic voltage restorer)에 사용되는 전기 이중층 커패시터(EDLC)에 비해 동일 사이즈 대비 에너지 밀도가 높은 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitor)를 적용하는 연구를 하였고, 또한, 유도등의 비상 전원으로써 10년 이상의 수명을 보증할 수 있는 제품으로 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitor)의 적용 가능성을 확인하였다.
Carbon aerogels are promising materials as electrodes for electrical double layer capacitors (EDLCs). An optimum process is presented for synthesis of nanoporous carbon aerogels via pyrolyzing resorcinol-formaldehyde (RF) organic aerogels, which could be cost-effectively manufactured from RF wet gels. The major reactions between resorcinol and formaldehyde include an addition reaction to form hydroxymethyl derivatives ($-CH_2OH$), and then a condensation reaction of the hydroxymethyl derivatives ($-CH_2-$)- and methylene ether ($-CH_2OCH_2-$) bridged compounds. The textural properties of carbon aerogels obtained were characterized by nitrogen adsorption/desorption analysis and SEM and TEM. The application of the resultant carbon for electrodes of electric double layers capacitor (EDLC) in organic TEABF4/ACN electrolyte indicated that the ESR, as low as 55 $m{\Omega}$, was smaller than for commercially activated carbons. And EDLC with carbon Aerogel electrodes has an excellent stable more than for commercially activated carbons.
본 연구는 슈퍼캐패시티 EDLC(:Electric double layer capacitor)를 적용한 가로등용 태양광-풍력 하이브리드 발전시스템 성능의 우수함과 안정성을 입증하고자 한다. 독립전원용 태양광-풍력 하이브리드 발전시스템의 부하로 LED 광원을 이용한 조명장치를 적용하고 고출력 발전시스템을 통한 가로등 시스템 장치의 개발을 목표로 하고 있다. 발전된 전력을 배터리에 저장하는데 있어서 보조장치로 적용될 EDLC는 기존의 컨트롤러와는 달리 배터리의 고출력과 긴 수명을 보장할 수 있어 기존장치에 비해 유지보수가 적게 들고 우수한 성능을 확보할 수 있다.
슈퍼캐패시터(Super Capacitor) 또는 울트라 캐패시터(Ultra Capacitor) 등으로 불리우는 전기 이중층 캐패시터(EDLC, Electric Double Layer Capacitor)는 기존 콘덴서보다 월등한 용량 특성을 가지며, 전극과 전해질의 화학반응을 이용하던 이차전지들과 달리 주로 계면반응을 사용한 축전원리를 이용하여 높은 출력밀도와 충방전 효율, 무제한에 가까운 사이클 특성을 가지고 있다. 또한 전류변화에 안정적이어서 기존의 이차전지와는 달리 보호회로를 생략할 수 있기 때문에 단순한 회로 구성이 가능하고 전극활물질로서 탄소재를 사용하여 환경 친화적인 특성을 가진 차세대 에너지저장장치라고 할 수 있다. 특히 50만 사이클이라는 우수한 수명특성으로 인해 기존의 이차전지가 사용되기 어려운 다양한 분야에 적용이 늘어가고 있는 추세에 있다.
In this paper, we have studied about minimizing the Energy Storage System (ESS) capacity for mitigating the fluctuation of Wind Turbine Generation System (WTGS) by using Electric Double Layer Capacitor (EDLC) and Battery Energy Storage System (BESS). In this case, they have some different characteristics: The EDLC has the ability of generating the output power at high frequency. Thus, it is able to reduce the fluctuation of WTGS in spite of high cost. The BESS, by using Li-Ion battery, takes the advantage of high energy density, however it is limited to use at low frequency response. To verify the effectiveness of the proposed method, simulations are carried out with the actual data of 2MW WTGS in case of worst fluctuation of WTGS is happened. By comparing simulation results, this method shows the excellent performance. Therefore, it is very useful for understanding and minimizing the ESS capacity for mitigating the fluctuation of WTGS.
In addition to the energy storage facilities based on high power technologies, Electric double layer capacitors(EDLC) are today's candidate for power quality stabilization. However, its low energy density is often inhibiting factor for application of electric power industry. Hybrid supercapacitor is an promising energy storage device that positioned between conventional EDLC and Li-ion battery. This paper describes the preparation and characteristics of a hybrid supercapacitor and module for power quality stabilization. A cylindrical 3200F hybrid supercapacitor ($60{\times}74.5mm$) was assembled by using the $Li_4Ti_5O_{12}$ electrode as an anode and activated carbon as a cathode. It shows 2.5 times higher energy density than conventional EDLC with the same volume. In order to determine the characteristics of the hybrid supercapacitor Module for uninterruptible power supply (UPS), hybrid supercapacitor cells were connected in series with active balancing circuit. At even the high current density of 14A(10C), Module prepared by 18 cells showed the capacitance of 170F at 30~50V, suggesting the applicability for UPS.
This work describes the effect of conducting materials on the electrochemical performances of electric double layer capacitor. Three kinds of Carbon black, such as Acethylene Black, Super P Black, Ketjen black supplied by Denki Kagaku Kogyo, MMM Carbon, Ketjen Black International Co. respectively, was added in carbon-Polytetrafluoroethylene (PTFE) electrode, which composition is activated carbon : carbon black : PTFE = 80 : 15 : 5 wt.%, and were compared with their electrochemical properties. The electrode with Ketjen Black has showed the lowest resistance than other carbon black, and also exhibited the better rate capability between 0.5 mA/cm$^2$ ∼ 100 mA/cm$^2$ current density in unit cell capacitor. On the other hand, as increasing the composition of Ketjen Black, the specific resistances of electrodes were decreased and Ketjen Black content higher than 15 wt% increased. The best rate capability was obtained at the electrode with 15 wt.% of Ketjen Black in unit cell capacitor. This behaviors would be correlated with the dense structure of electrode.
In the electrode fabrication of unit cell, it was ascertained that electrochemical characteristics were greatly increased with 90 wt.% of BP-20, 5 wt.% of Super P and 5 wt.% of mixed binder [P(VdF-co-HFP) : PVP =7 : 3] The self-discharge of unit cell showed that diffusion process was controlled by the ion concentration difference of initial electrolyte due to the characteristics of Electric Double Layer Capacitor (EDLC) charged by ion adsorption in the beginning, but this by current leakage through the double-layer at the electrode/electrolyte interface had a minor effect and voltages of curves were remained constant regardless of electrode material. The electrochemical characteristics of 2.3 V/3,000 F grade EDLC were as follows: 0.35 m of DC-ESR (100 A discharge), 0.14 mof AC-ESR (AC amplitude 100 mV), 2.80 Wh/kg (3.73 Wh/L) of energy density and 4.64 kW /kg (6.19 kW/L) of power density. Power output was compatible with electric vehicle applications, uninterrupted power supply and engine starter, in due consideration of Ragone relations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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