• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1995년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.160-162
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• 1995

The research and development for the solid oxide fuel cells have been promoted rapidly and extensively In recent years. because of their high efficiency and future potential. The purpose of this research Is to Investigate the performance evaluation and unit cell fabrication for SOFC.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.157-163
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• 2010

고체산화물연료전지는 세라믹 물질로 이루어지며, 세라믹 물질의 물성치는 작동조건에 따라 달라진다. 따라서, 높은 신뢰성을 가지는 시뮬레이션 모델을 개발하기 위해서는 세라믹 물질의 물성치를 정확하게 예측할 수 있어야한다. 본 논문에서는 고체산화물연료전지의 성능에 영향을 미치는 여러가지 물성치를 선택하고 그 물성치를 위한 시뮬레이션 모델이 개발되었다. 개회로전압을 위한 깁스에너지, 활성화손실을 위한 교환전류밀도, 저항손실을 위한 전기전도도가 계산되었다. 또한, 다공성 전극 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산을 함께 고려하는 유효확산계수가 계산되었다. 이러한 계산과정 후에 물성치 모델과 전기화학반응 모델이 동시에 시뮬레이션 되었다. 해석코드의 검증을 위해서 전산해석 결과는 실험결과 및 Chan 등에 의해서 수행된 이전 연구결과와 비교되었다.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.107-113
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• 2016

본 연구에서는 고체알칼리 연료전지용 이오노머 바인더 용액 제조를 위하여 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)(PPO)를 동결 분쇄하고 4급 암모늄화 반응을 진행하여 음이온 전도성 이오노머(quaternized PPO, QPPO) 용액을 제조하였다. QPPO 이오노머 바인더 용액의 종류를 고분자의 분쇄 시간을 통하여 제조하였고, 이에 따른 분산도, 입자의 크기 및 전기화학적 성능 등을 분석하였다. 이를 통해 기존의 비 분쇄 고분자를 활용하여 제조한 이오노머 바인더 용액보다 분쇄 고분자를 활용한 이오노머 바인더 용액이 높은 고분자 분산도와 낮은 입자 크기를 확보하였다. 제조한 이오노머 바인더 용액(BPPO-G120s)의 최대 이온전도도는 $0.025S\;cm^{-1}$이었으며, 이온교환용량은 $1.26meq\;g^{-1}$을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.257-268
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• 2017

본 논문에서는 우선 전기화학 유효도 모델에 기반하여 고체산화물 연료전지의 효율적인 2차원 해석모델을 제안하였다. 전기화학 유효도 모델은 연료전지 전극내 전해질 근처의 얇은 활성기능층에서 일어나는 복잡한 반응/전달현상을 고려하여 전극의 전류생산 성능을 정확하게 예측할 수 있는 장점을 가진다. 개발된 2차원 해석모델은 신뢰성을 검증한 후 음극지지 고체산화물 연료전지의 유로 횡방향 전류밀도 및 산소농도 분포를 계산하는데 사용되었으며 이를 통해 다공성 양극에서의 산소고갈 특성을 고찰하였다. 또한 효율적이면서도 정확한 계산을 위한 유로 횡방향 최소 필요격자수에 대한 수치해석 연구도 진행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.582-588
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• 2013

고체산화물형 연료전지는 높은 효율과 친환경적 특성을 가지고 있어 선박에 의한 대기 오염의 주 원인인 디젤 엔진을 대체할 수 있는 동력원으로 주목 받고 있다. 고체산화물형 연료전지의 높은 작동 온도는 고효율과 다양한 연료를 사용할 수 있고 고가의 촉매를 사용하지 않아도 되지만 고열에 의한 시스템의 손상이 발생할 수 있다. 따라서 고성능과 신뢰성을 확보하기 위해 온도제어기가 설계되어야 하고 시스템에 적용하기 전 제어기의 성능이 검증되어야 한다. 본 연구에서는 많은 비용과 시간을 필요로하는 전통적인 제어기 성능 검증 방식 대신에 Hardware-In-the-Loop Simulation 방식을 활용한 성능 검증 시스템을 개발하였고 고체산화물형 연료전지 시스템에 대한 온도제어기의 성능을 검증하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권12호
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• pp.772-776
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• 2008

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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권8호
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• pp.1040-1049
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• 2010

GHG 및 대기오염물질 배출 규제는 고효율 및 친환경에 적합한 새로운 선박용 동력장치의 필요성을 제기하고 있다. 최근 이와 같은 문제들을 근본적으로 해결하기 위한 지속가능한 방법으로서 연료전지를 선박의 동력발생장치로 도입하고자 하는 검토가 진행되고 있다. 본 논문은 액체연료인 메탄올을 기반으로 한 고체산화물형 연료전지/가스터빈 하이브리드시스템의 성능을 평가한 것으로 스택의 작동온도, 전류밀도, 가스터빈 압력비, 공기예열기 온도효율, TIT(turbine inlet temperature)의 영향을 시뮬레이션으로 검토하고 그 결과를 기체연료인 메탄의 경우와 비교하고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권5호
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• pp.299-310
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• 2009

Fuel cells are expected to be promising future power sources in both aspects of thermal efficiency and environmental friendliness. Accordingly, worldwide research and development efforts have been enormously increasing recently in various applications such as power plants, transportation and portable power sources. Among others, high temperature fuel cells, such as solid oxide fuel cells and molten carbonate fuel cells, are suitable for electric power plants. Moreover, their high operating temperature is quite appropriate to construct further advanced integrated systems. This paper reviews recent literatures on research and development of integrated power generation systems based on high temperature fuel cells. Research and development efforts are summarized in the area of fuel cell/ gas turbine hybrid systems, application of carbon capture technology to fuel cell systems, integration of coal gasification with fuel cells, and the use of alternative fuels.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.123.1-123.1
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• 2010

The solid oxide fuel cell (SOFC) has attracted great deal of attention due to its high electrical efficiency, high waste-heat utilization, fuel flexibility, and application versatility. However, SOFC technology is still not matured enough to fulfill the practical requirements for commercialization. Therefore, all the research and development activities are mainly focused on a development of practically viable SOFCs with higher performance and better reliability. We were successful in fabricating high-performance anode-supported unit cells by employing hierarchically controlled multi-layered electrodes for both structural reliability and high performance. In addition, a novel composite sealing gasket made it possible to achieve excellent sealing integrity even with considerable surface irregularities in a multi-cell planar arrayed stack.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.129-138
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• 2011

Performance changes of an anode-supported tubular SOFC including current collectors are analyzed at different current collecting methods using numerical simulation. From the two dimensional numerical model of the solid oxide fuel cell with nickel felts as anodic current collectors and silver wires as cathodic ones, the performance curves and the distributions of temperature, concentration, current density are obtained. Also, the voltage loss of the cell is divided into three parts: activation loss, concentration loss and ohmic loss. The results show that the performance change of the cell is dominantly influenced by the ohmic loss. Although the temperature and concentration distributions are different, the total activation loss and concentration loss are nearly same. And the ohmic loss is divided into each parts of the cell components. The ohmic loss of the anodic current collectorreaches about 60~80% of the cell's total ohmic loss. Therefore, the reduction of the ohmic loss of the anodic current collector is very important for stack power enhancement. It is also recommended that the load should be connected to the both ends of the anodic current collector.