The Korea Electric Power Research Institute (KEPRI) has been developing planar solid oxide fuel cells (SOFCs) and power systems for combined heat and power (CHP) units. The R&D work includes solid oxide fuel cell (SOFC) materials investigation, design and fabrication of single cells and stacks, and kW class SOFC CHP system development. Anode supported cells composed of Ni-YSZ/FL/YSZ/LSCF were enlarged up to $15{\times}15\;cm^2$ and stacks were manufactured using $10{\times}10\;cm^2$ cells and metallic interconnects such as ferritic stainless steel. The first-generation system had a 37-cell stack and an autothermal reformer for use with city gas. The system showed maximum stack power of about $1.3\;kW_{e,DC}$ and was able to recover heat of $0.57{\sim}1.2\;kW_{th}$ depending on loaded current by making hot water. The second-generation system was composed of an improved 48-cell stack and a prereformer (or steam reformer). The thermal management subsystem design including heat exchangers and insulators was also improved. The second-generation system was successfully operated without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about $1.3\;kW_{e,DC}$ with hydrogen and $1.2\;kW_{e,DC}$ with city. The system also recuperated heat of about $1.1\;kW_{th}$ by making hot water. Recently KEPRI manufactured a 2kW class SOFC stack and a system by scaling up the second-generation 1kW system and will develop a 5kW class CHP system by 2010.
Performance of single cell at solid oxide fuel cell (SOFC) system is largely affected by electrocatalytic and thermal properties of cathode. Samarium-based perovskite oxide material is recently recognized as promising cathode material for intermediate temperature-operating SOFC due to its high electrocatalytic property. Perovskite structured $Sm_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}$ and its composite material, $Sm_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}/Sm_{0.2}Ce_{0.8}O_{1.9}$ were investigated in terms of area specific resistance (ASR), thermal expansion coefficient (TEC), thermal cycling and long term performance. $Sm_{0.2}Ce_{0.8}O_{1.9}$ was used as electrolyte material. Electrochemical ac impedance spectroscopy (EIS) and dilatometer were used to measure the cathodic properties. Composite cathode ($Sm_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}$: $Sm_{0.2}Ce_{0.8}O_{1.9}$ = 6:4) showed a good ASR of 0.13${\Omega}$$cm^2$ at 650$^{\circ}C$ and its TEC value was 12.3${\times}$10-6/K at 600$^{\circ}C$ which is similar to the value of ceria-based electrolyte of 11.9${\times}$10-6/K. Performance of composite cathode was maintained with no degradation even after 13 times thermal cycle test.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
/
v.29
no.4
/
pp.386-392
/
2018
Fuel cells are known as eco - friendly energy facilities that can use heat energy and electric energy at the same time. Fuel cells are classified according to the temperature and material used, and solid oxide fuel cell (SOFC) is relatively high temperature ($700-800^{\circ}C$). SOFC requires a hot box consisting of a high temperature stack, a reformer, a burner, and the heat exchangers in order to use energy efficiently. The hot box needs to maintain heat insulation performance at high temperature to reduce heat loss. However, Fibrous insulation, which is widely used, needs to be improved because it has a disadvantage that the thermal conductivity is rapidly increased due to the increase of temperature. Therefore, this study was carried out to develop a thermal insulation, which is applied to multiple layers insulation (MLI) technic, that can be used under SOFC operating conditions and prevent a drastic drop in thermal conductivity at high temperature. The developed insulation is consist of a thermally conductive material, a spacer, and a reflective plate. The thermal conductivity of the insulation was measured by in the thermal conductivity measuring device at high temperature range. As a result, it was confirmed that the developed layers insulation have an good thermal conductivity (0.116 W/mK) than fibrous insulation (0.24 W/mK) as a radiation shielding effect at a high temperature of 1,173 K.
Kim, Wanje;Lee, Seungbok;Song, Rakhyun;Park, Seokjoo;Lim, Takhyoung;Lee, Jongwon
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
/
v.24
no.6
/
pp.480-486
/
2013
In this study, tubular SOFC unit cell with advanced anode current collector was fabricated to improve the cell performance. First, we prepared two types of single cells having the same manufacture processes such as the same electrolyte, electrode coating condition and sintering processes. And then to compare the developed single cell performance with conventional cells, we changed the anode current collecting methods. From the impedance analysis and I-V curve analysis, the cell performance of advanced cell is much higher than that of conventional cell.
Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) continue to be among the most promising alternative energy devices. This paper addresses i-V characteristics of SOFC with a focus on air flow rate along the planar anode electrodes. To address this, detailed Butler-Volmer kinetics are implemented in a general-purpose CFD code FLUENT. The numerical results were validated against experimental data from the literature showing excellent match with i-V polarization data ranging 1V-0.4V. Numerical calculations of fuel cell operation under different flow rare conditions were performed in three-dimensional geometries. Results are presented in terms of concentration distribution of hydrogen, oxygen, and water. The simulations and results indicate that advanced CFD with UDF(User-Defined Function) of Butler-Volmer kinetics can be used to identify the conditions leading to air flow rate and specific surface area and guide development of operating conditions and improve the fuel cell system performance.
A fuel cell is an energy conversion device that converts a chemical energy directly into an electrical energy and has higher energy efficiency than an internal combustion engine, but solid oxide fuel cell (SOFC) consisting of brittle ceramic material remains as a major issue regarding the mechanical properties as the crack formation and propagation. In this study, the stress distribution and crack behavior around the crack tip were evaluated, due to investigated the effects of the surface crack at the operating condition of high temperature. As a result, the difference of the generated stress was insignificant at operating conditions of high temperature according to the surface crack length changes. This is because, the high stiffness interconnect has a closed structure to suppress cell deformation about thermal expansion. The stress intensity factor ratio $K_{II}/K_I$ increased as the crack depth increased, at that time the effect of $K_{II}$ is larger than that of $K_I$. Also the maximum stress intensity factor increased as the crack depth increased, but the location of crack was generated at the electrolyte/anode interface, not at the crack tip.
The feasibility of using the thin film technology in utilizing lanthanum strontium manganite (LSM) for a solid oxide fuel cell (SOFC) cathode in a low-temperature regime is investigated in this study. Thin film LSM cathodes were fabricated using pulsed laser deposition (PLD) on anode-supported SOFCs with yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolytes. Although cells with a 1 ${\mu}m$-thick LSM cathode showed poor low-temperature cell performance compared to that of a cell with a bulk-processed cathode due to the lack of a triple-phase boundary length, the cell with 200 nm-thick gadolinia-doped ceria (GDC) inserted between the LSM and YSZ showed enhanced performance and more stable operation characteristics in a comparison of a cell without a GDC layer. We postulate that the GDC layer likely improved the cathode adhesion, therefore contributing to the improvement of the cell performance instead of serving as an interfacial reaction buffer.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
/
v.26
no.11
/
pp.1605-1612
/
2002
Thermodynamic performance analysis has been carried out for a hybrid electric power generation system combining a gas turbine and a solid oxide fuel cell and operating at over-atmospheric pressure. Performance characteristics with respect to main design parameters such as maximum temperature and pressure ratio are examined in detail. Effects of other important design parameters are investigated including fuel cell internal parameters such as fuel utilization factor, steam/carbon ratio and current density, and system parameters such as recuperator efficiency and compressor inlet temperature.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
/
v.40
no.7
/
pp.569-573
/
2016
Strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have created a need for new and alternative power systems that offer low emissions and high energy efficiency. Recently, new types of propulsion power systems, such as fuel cell systems that use hydrogen as an energy source, have gained serious consideration in applications requiring emission control. The purpose of this work is to certify the availability of solid oxide fuel cell (SOFC) systems equipped with recycled steam reforming fuel processors, and to compare their performance with that of extra steam reforming systems. The results demonstrate that the recycled steam reforming system has a slightly lower cell voltage and higher energy efficiency than the extra steam reforming system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
/
v.60
no.2
/
pp.383-388
/
2011
In this paper, we consider Hammerstein-Wiener nonlinear model for solid oxide fuel cell (SOFC). A nonlinear model predictive control (MPC) is proposed to trace the constant stack terminal power by Hydrogen flow as control input. After the stability of the closed-loop system with static output feedback controller is analysed by Lyapunov method, a nonlinear model predictive control based on the Hammerstein-Wiener model is developed to control the stack terminal power of the SOFC system. Simulation results verify the effectiveness of the proposed control method based on the Hammerstein-Wiener model for SOFC system.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.