• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.337-344
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• 2011

고분자 전해질막 연료전지에서 공급 기체의 가습은 연료전지의 효율과 수명 향상 측면에서 필수적이다. 기존의 고분자 전해질막 연료전지의 가습 방법으로 물 분사나 막가습기, 엔탈피 휠 등이 사용되었다. 하지만, 이러한 외부 가습 방법은 시스템 부피를 크게 하고 고출력 구간에서 가습량이 부족한 단점이 있다. 가습 장치의 효율과 전체 연료전지 시스템 효율을 높이려면, 연료전지의 고온다습한 배출기체로부터 열과 수분을 회수할 필요가 있다. 본 연구에서는 연료전지의 고온다습한 배출공기를 재순환하여 공급공기를 1 차로 가습하고 소형의 막가습기로 2 차 가습하는 복합가습에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 그리고 최적의 가습 시스템 설계를 위한 새로운 방법을 제안하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.547-552
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• 2010

In this study, we suggested an integrated humidification system for a fuel cell electric vehicle (FCEV) as an efficient method of humidification under the various driving condition of the fuel cell vehicle and system. It is improving air humidification system combined the existing membrane humidifier and water injection. As a result, we verified it through experiments and the vehicle test and could get a result of improvement of humidification performance. The results show that an integrated humidification system is a useful method for FCEV applications.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권4호
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• pp.478-482
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• 2017

고분자 전해질 연료전지의 구동과정 중 습도제어는 매우 중요한 제어 조건이다. 물 관리 측면에서는 저가습 조건이 유리하고, 배출수 활용 및 에너지 효율면에서는 고가습이 유리하다. 본 연구에서는 배출수 활용면에서 저가습과 고가습 구동 과정에서 배출수의 특성에 대해서 연구하였다. 배출수의 불순물은 막과 전극의 열화 과정에서 발생하는 것이므로 저가습과 고가습 조건에서 막전극합체(MEA)열화에 대해서도 연구하였다. 연료극 0% RH의 저가습 조건에서 라디칼 발생속도가 커 고분자 막 열화의 주요 원인임을 보였다. 양쪽 극 모두 고가습(RH 100%) 0.6 V에서 불소 이온 농도 약 20 ppb로 낮은 농도를 나타내서, 수전해 원료수로 사용하기에 충분하였다. 고가습 조건에서 배출한 응축수에서 0.2 ppb 이하의 매우 낮은 농도의 백금이 검출되었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제7권4호
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• pp.297-311
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• 2016

Modeling and simulation of air humidification by hollow fiber membrane contactors are investigated in the current study. A computational fluid dynamic model was developed by solving the k-epsilon turbulence 2D Navier-Stokes equations as well as mass conservation equations for steady-state conditions in membrane contactors. Finite element method is used for the study of the air humidification under different operating conditions, with a focus on the humidity density, total mass transfer flux and velocity field. There has been good agreement between simulation results and experimental data obtained from literature. It is found that the enhancement of air stream decreases the outlet humidity from 0.392 to 0.340 (module 1) and from 0.467 to 0.337 (module 2). The results also indicated that there has been an increase in air velocity in the narrow space of shell side compared with air velocity wide space of shell side. Also, irregular arrangement has lower dead zones than regular arrangement which leads to higher water flux.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.835-841
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• 2011

The humidification is essential for performance enhancement of the electrolysis of PEMFC because proton conductivity depends on hydration of the proton exchange membrane. In this study, the humidification experiment did about On/Off control the humidification and dew condensation for PEMFC by using of the membrane humidifiers. As the results, it was possible to approximation control of the humidity by using of the solenoid valve On/Off control on the membrane humidifier. Also the problem on the dew condensation was resolved by approximation humidity control through solenoid valve On/Off control and the removal of the dew condensation in the flow channel was verified through visualization experiment.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권8호
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• pp.596-603
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• 2009

The performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is seriously changed by the humidification condition which is intrinsic characteristics of the PEMFC. Typically, the humidification of fuel cell is carried out with internal or external humidifier. A membrane humidifier is applied to the external humidification of residential power generation fuel cell due to its convenience and high performance. In this study, a simple static model is constructed to understand the physical phenomena of the membrane humidifier in terms of geometric parameters and operating parameters. The model utilizes the concept of shell and tube heat exchanger but the model is also able to estimate the mass transport through the membrane. Model is constructed with FORTRAN under Matlab/$Simulink^{(R)}$ $\Box$environment to keep consistency with other components model which we already developed. Results shows that the humidity of wet gas and membrane thickness are critical parameters to improve the performance of the humidifier.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.326-334
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• 2010

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 연료가습을 위하여 막 증발법을 적용한 막가습기를 제작하여 특징과 성능을 알아보았다. 막가습기 내부 물의 온도를 $30{\sim}60^{\circ}C$, 연료기체의 유속을 300~3,000 mL/min, 막 가닥수를 10, 50, 100 가닥으로 변화 하였을 때 결과를 dew point로 나타내었다. 그 결과 $60^{\circ}C$일 때 $51.19^{\circ}C$, 900 mL/min일 때 $54.22^{\circ}C$, 100 가닥일 때 $60.03^{\circ}C$로 연료 가습성능이 가장 좋았다. 특히, 막 가습기 물질 전달식의 모델링을 통해 연료전지에 적용할 때 막 가습기 공경 크기에 따른 반응기체의 가습량을 예측하는 것이 가능하였다. 100 W급 스택에 적용하였을 때, 전압과 출력값이 변화되지 않고 안정적으로 작동하였으며 제작한 막 가습기는 기존 기포가습기보다 부피는 훨씬 작으면서도 가습 성능은 우수한 것을 알 수 있었다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.133-137
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• 2006

Ion permeability characteristics in nano-polymer membrane structures are performed to investigate the chemical composition and characteristics of MEA(Membrane Electrolyte Assembly) which is one of the most important parts to decide the performance in PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) system. Subsequently, the MEA manufacturing process is presented for the uniformed MEA product. In the meantime, the analysis of SEM(Scanning Electron Microscope) is carried out in order to investigate the joint aspect and chemical composition of MEA. As a result of SEM analysis, it is found that the bonded catalyst and carbon composition contain the reasonable amount to get unit cell output. It is also found that the humidification gives the better performance result slightly.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.180-184
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• 2005

An experimental study is performed to evaluate the performance and the efficiency by humidifying MEA and by making the double-tied catalyst layers in a fuel cell system which is taken into account the physical and thermal concept. An electrical output produced by PEFC(polymer Electrolyte Fuel Cell) is measured to assess the performance of the stack and the efficiency is also evaluated according to the different situation in which is placed with and without the humidification of MEA (Membrane Electrolyte Assembly). Subsequently, It is found that the measured values of stack voltage and current are influenced by the stack temperature, humidification, and the double-tied catalyst layers which gives more enhanced values to apply for electric units.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.104-109
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• 2007

연료 전지의 소형화를 위하여 흑연(graphite)를 기본으로 하는 분리판을 실리콘분리판으로 대체하였으며, 실리콘 분리판과 active area가 $4cm^2$인 MEA (membrane electrode assembly)와 결합하여 단위 전지를 제작하였다. 단위 전지에 공급되는 수소와 산소의 공급량은 고정하고 가습기의 구동 온도만을 변화시키면서 단위 전지의 성능을 확인하고 최적의 가습 조건을 결정하였다. 또한 가습 조건이 실리콘으로 제작된 연료 전지 스택에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실리콘 분리판과 2개의 MEA로 이루어진 스택을 제작하여 가습 조건의 영향을 알아보고 실리콘 분리판으로 제작된 연료전지 스택의 문제점 및 특징을 알아보았다.