• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.87.1-87.1
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• 2011

The residential Fuel Cell system has high efficiency of 85% with transferring natural gas to electrical power and heat, directly and it is a friendly environmental new technology in that $CO_2$ emission can reduce 40% compared with conventional power generator and boiler. The residential fuel cell system consists of two main parts which have electrical and hot storage units. The electrical unit contains a fuel processor, a stack, an inverter, a control unit and balance of plant(BOP), and the cogeneration unit has heat exchanger, hot water tank, and auxiliaries. 5kW class fuel process was developed and tested from 2009, it was evaluated for long-term durability and reliability test including with improvement in optimal operation logic. Stack development was crried out through improvement of design and evaluation protocol. Development of system controller was successfully accomplished through strenuous efforts and original control logic was optimized in 5kW class PEMFC system. In addition, we have been focused on development of system process and assembly technology, which bring about excellent improvement of reliability of system. The 5kW class PEMFC system was operated under dynamic conditions for 1,000 hours and it showed a good performance of total efficiency and durability.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.503-509
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• 2016

Fuel cell is a device for producing electricity by using the hydrogen produced by the fuel processor. At this time, CO is also created by the fuel processor. The resulting CO enters the stack where is produce electricity and leads to the adsorption of anode catalyst, finally the CO poisoning occurs. Stack which occurred CO poisoning has a reduction in performance and shelf life are gradually fall because they do not respond to hydrogen. In this paper, experiments that using a PROX reactor to prevent CO poisoning were carried out for removing the CO concentration to less than 10ppm range available in the fuel cell. Furthermore experiments by the PROX reaction was designed and manufactured with a water-cooling heat exchange reactor to maintain a suitable temperature control due to the strong exothermic reaction.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권8호
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• pp.731-740
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• 2006

The solid oxide fuel cell (SOFC) is expected to be a candidate for distributed power sources in the next generation, due to its high efficiency and high-temperature waste heat utilization. In this study, the 5-cell SOFC stack was operated with pure hydrogen or reformed gas at anode side and air at cathode side. When stack was operated with diesel and methane ATR reformer, the influence of the $H_2O/C,\;O_2/C$ and GHSV on performance of stacks have been investigated. The result shows that the cell voltage was decreased with the increase of $H_2O/C$ and $O_2/C$ due to the partial pressure of fuel and water, and cell voltage was more sensitive to $O_2/C$ than $H_2O/C$. Next, the dynamic model of SOFC system included with ATR reformer was established and compared with experimental data. Based on dynamic model, the operation strategy to optimize SOFC-Reformer system was suggested and simulated.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.59-68
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• 2009

분산진원으로서 연료전지 발전장치는 100w부터 수백[kw]의 용량을 가지며 종전의 대규모 전력설비와 비교하여 높은 신뢰도를 갖는 고품질의 전력을 공급할 수 있다. 본 연구에서는 소형 분산전원으로서 PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell)연료전지 발전장치에 대한 PSIM(power electronics simulation tool) 모델을 설정하고 이를 바탕으로 DSP(digital signal processor)기반의 연료전지 하드웨어 시뮬레이터를 구현하였다. 연료전지 전류와 출력전압과의 관계는 연료전지의 전압-전류(V-I) 곡선 중 ohmic영역에서 1차 함수로 간략화 하였다. 구현된 시스템은 PEMFC 하드웨어 시뮬레이터, 절연형 풀 브리지 직류 부스트 컨버터 그리고 60[Hz] PWM인버터로 구성되어있다. 부하변동 및 과도상태에 대한 연료전지 하드웨어 시뮬레이터의 전압-전류-전력(V-I-P) 특성을 파악하였으며, 저항 부하 및 비선형 부하에 대한 전력변환기의 60[Hz] 정현파 교류출력 전압파형을 고찰하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.134-141
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• 2010

소형 PEM (Proton Exchange Membrane) 연료전지 시스템은 가습이 필요치 않아 상용화의 가능성이 크지만 그 제어 방법은 뚜렷하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 소형 PEM 연료전지 시스템의 제어를 위해 이중 루프 구조의 제어방식을 정립하고 DSP (Digital Signal Processor)를 이용하여 구현한다. 일반적으로 연료전지 시스템에서 제어의 핵심 요소는 크게 공기와 수소의 공급, 스택 내부의 수분 관리, 스택의 온도 관리로 나뉜다. 별도의 가습이 없이 공랭식으로 구동되는 소형 PEM 연료전지 스택의 제어에 있어서 팬은 스택의 공기 공급과 열관리 및 수분관리를 위한 핵심적인 역할을 하며, 퍼지밸브는 스택 내부의 잉여수분을 배출한다. 제안된 방식은 이중 제어루프를 이용한 팬의 제어를 통해 팬의 과도응답을 빠르게 하여 공기의 공급 속도를 개선시키며, 연료전지 스택의 전압변화를 피드백 하여 보상해줌으로써 연료전지가 부하변동에 대해 신속한 응답 특성을 갖도록 하였다. 제안된 방법의 유용함은 60W급 소형 PEM 연료전지 시스템의 실험과 이를 이용한 노트북 컴퓨터의 구동을 통해 검증된다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2003년도 연료전지심포지움 2003논문집
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• pp.211-214
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• 2003

• Journal of Power Electronics
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• 제5권1호
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• pp.55-61
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• 2005

A fuel cell (FC) system includes a fuel processor plus subsystems to manage air, water, and thermal energy, and electric power. The overall system is high-priced and needs peripheral devices. In this paper, a FC simulator is designed and constructed with the electrical characteristics of a fuel cell generation (FCG) system, using uses a simple buck converter to overcome these disadvantages. The characteristic voltage and current (V-I) curve for the FC simulator is controlled by a simplified linear function. In addition, to verify FCG system performance and operation, a full-bridge DC/DC converter and a single-phase DC/AC inverter were designed and constructed for FC applications. Close agreement between the simulation and experimental results confirms the validity and usefulness of the proposed FC simulator.

• 전기학회논문지P
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• 제58권4호
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• pp.639-643
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• 2009

A reformer, which produces hydrogen from natural gas, plays a major role for producing quality hydrogen to fuel-cell system. In this paper, fuel processor is designed to deliver hydrogen(75%) from the reformer to 200W fuel-cell system, and the electrical output power of the fuel-cells is examined by being injected different hydrogen concentrations to the system. We verified that the output power characteristics of the fuel-cells with 75% reformed hydrogen was lower about 7% than the case of pure hydrogen supplied. The type of reformer in this experiment takes SMR(Steam methane reforming) process, and the temperature variation characteristics of reforming process by reactions are examined in operation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.24-27
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 본 고에서는 연료처리 시스템의 운전 시 모사 연료극 가스 공급이 미치는 영향에 대해 고찰하고, 부하 변동 시 각 단위 공정의 온도 변화와 CO 농도 변화 현상에 대처하기 위한 방법을 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.455-459
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• 2013

휴대용 연료전지 시스템에 사용되는 연료 개질 시스템은 수소 발생기, 산화기, 일산화탄소 제거기로 구성되어 있다. 휴대용 연료전지 시스템 설계에서 시스템의 기동 시간은 매우 중요한 설계 인자이다. 특히, WGS 반응기의 기동 시간은 리포메이트의 질을 결정하기 때문에 전체 시스템의 기동 시간에 중요한 부분을 차지한다. 본 논문에서는 과량의 일산화탄소가 포함되어 있는 리포메이트 가스를 WGS 반응기에서 산화시킴으로써 WGS 반응기를 가열하는 방법을 사용하였다. 이때 공급되는 공기는 WGS 반응기 입구에 공급되어 기동 초기에 발생되는 과량의 일산화탄소가 함유된 리포메이트 가스를 제거하므로써, 운전 중에 일산화탄소의 과잉 공급없이 안정적으로 리포메이트를 공급함으로써 기동 시간을 단축할 수 있었다.