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김미현,정귀영,남석우,오인환,임태훈,홍성안 한국에너지학회 1999 에너지공학 Vol.8 No.1
원형 용융탄산염 단위 연료전지의 성능 및 온도분포가 수치모사를 통해 얻어졌다. 원형 단위전지내에서는 사각형 단위전지에 비해 비교적 균일한 온도분포가 얻어졌다. 전지의 바깥쪽으로 갈수록 가스전환율이 커졌고 전류밀도도 크게 증가하였다. 운전전압이 감소할수록 각 가스들의 전환율은 커지고 전류밀도도 커졌다. 원형 전지에서의 평균전류밀도나 출력은 전압이 높을 때는 사각형 전지보다 작았고, 전압이 낮을 때는 더 컸다. 음극 및 양극 가스의 전환율도 마찬가지였다. 전압이 낮을 때 가스의 전환율이 커서 원형 전지의 효용성이 크게 나타났다.
Studies on the effects of the reaction rate on the fluid dynamics in the gas channel of MCFC
유민정,김인구,정귀영,남석우,임태훈,홍성안,이충곤,임희천 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.1
By using Pheonics, each operating variable had effects on what kind of efficient of MCFC. The basic structure of MCFC is made up of separate plate, fuel gas channel, cathode electrode, electro-catalyst plate, anode electrode, oxidizer gas channel, and separate plate. About unit fuel cell (length 1cm, width 1.4cm), generation and consumption of CO2 were calculated by using Pheonics. In the simple form of MCFC, we supposed that consumption of CO2 was happened by the electrode reaction at cathode and generation of CO2 was happened at anode. As the counted results in Pheonics, amount of the consumption of CO2 at cathode was counted according to the processing direction of gas. Amount of the consumption of H2 and H2O were counted according to the generation of CO2. According to the processing direction of gas, amount of CO2 transition, distribution of pressure and temperature were counted at electric chemical velocity coefficient of surface K1 and 10K1.
용융탄산염 연료전지의 운전변수가 성능에 미치는 영향에 대한 수치모사와 실험치와의 비교
오인환,안영주,홍성안,남석우,임태훈,정귀영,주재백 한국화학공학회 1995 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.33 No.4
용융탄산염 단위연료전지에서 등온가정하에서 운전변수가 성능에 미치는 영향을 모사하기 위한 수학적 모델이 제시되었다 문헌상의 음극저항식 중 아레니우스 상수에 2배를 하여 계산된 총괄저항값은 실험치와 일치하였다. 이 결과를 기초로 하여 전류밀도, 가스이용률(즉 유속), 가스조성, 전지온도가 성능에 미치는 영향에 대한 수치모사와 실험치[1]를 비교 연구하였다. 등온모델에서 운전변수가 전압, 출력 등의 성능에 미치는 영향에 대한 수치모사 결과는 실험치와 잘 일치하였다. A mathematical model is proposed to simulate the effect of variables on cell performances of molten carbonate unit fuel cell at the constant temperature. Values of the total cell resistance calculated with twice of the Arrhenius constant in the equation of anode resistance, presented in the reference, agreed well with experimental data. On the basis of these results, numerical calculations of the effects of current density, the gas utilization(i.e. flow rate), gas compositions, and cell temperature on the cell performances were compared with experimental data[1]. At the constant temperature, numerical calculations of the effects of operating variables on the cell performances, such as voltage and power, were agreed well with experimental data.
용융탄산염 연료전지의 양극가스내 질소 조성과 작동압력이 단위전지의 온도 분포 및 성능에 미치는 영향
김태진,안영주,주재백,정귀영,남석우,오인환,임태훈,홍성안 한국에너지학회 1995 에너지공학 Vol.4 No.3
차세대 연료전지인 용융탄산염 연료전지의 운전조건을 확립하기 위하여 운전변수와 단위전지 성능과의 관계를 살표보았다. 용융탄산염 연료전지에 산화제로 공기를 사용하는 경우 양극가스에 질소가 포함된다. 그리고 연료전지의 작동압력을 높이면 출력을 크게 할 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 에너지 및 물질수지를 이용하여 양극가스내 질소 조성과 작동압력 변화에 따른 전지내의 온도분포 및 성능변화를 구하였다. 본 연구팀이 이미 발표한 용융탄산염 단위 연료전지의 전류밀도의 온도분포를 구하기 위한 수치모사가 이용되었다. 가스흐름의 형태는 십자류를 선택하였다. 양극가스내 질소의 영향은 냉각효과로 나타났다. 작동압력이 증가할수록 전지의 성능은 증가하였고, 기전력[mV]변화 대 압력[atm]의 상용대수값의 변화(즉, ΔV 대 Δ(log))의 1차함수 그래프 기울기는 79.9로 문헌상의 실험치와 유사하게 나타났다.
용융탄산염 단위 연료전지 내의 에너지와 물질수지에 의한 온도분포의 예측과 운전변수의 영향
오인환,안영주,홍성안,남석우,임태훈,정귀영,주재백 한국화학공학회 1994 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.32 No.6
용융탄산염 단위연료전지의 전류밀도와 온도분포를 모사하기 위한 수학적 모델이 제시되었다. 이 모델에서 전기화학반응에 의한 가스의 전환율, 전도, 대류 및 복사 열전달, 반응에 의한 가스의 생성열과 소모열을 고려하여 흐름형태가 십자류와 평형류일 때 단위전지 내의 전류밀도분포와 온도분포를 구하였다. 이것을 기초로 가스의 유량과 양극가스 대 음극가스의 유량비 변화에 대한 전류밀도분포와 온도분포를 구하였다. 전류밀도분포는 음극가스, 온도분포는 양극가스의 영향을 많이 받았는데 전지 내에 균일한 온도분포를 유지하기 위해서는 입구에서의 양극가스 대 음극가스의 유량비가 0.25 정도 되도록 흘려보내는 것이 바람직했다. A mathematical model is proposed to simulate the current density and the temperature distribution of molten carbonate unit fuel cell. In this model, conversion of gases, heat transfer by conduction, convection, and radiation, and heat generation by reaction were considered for the cross and the parallel flow type fuel cell. Additionally, the effects of the gas flow rate and the ratio of the flow rate of the cathode gas to that of the anode gas were studied. It was seen that the current density distribution was affected by the anode gas, while the temperature distribution by the cathode gas. It was also found that, in order to get an uniform temperature distribution, the ratio of the flow rate of the cathode gas to that of the anode gas should be around 0.25.