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기공률, 상대습도, 전기전도도 변화에 따른 고분자 전해질 연료전지 성능해석

Author

조재혁, 김우태

Journal Title

한국기계기술학회지

Publication Year

2013

Topics

#Anode
#Humidity
#Fuel cell

Summary

This study numerically analyzed the performance characteristics of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). The effects of porosity of the Gas Diffusion Layer (GDL) and Catalyst Layer (CL), relative humidity of the anode and cathode channel gases, and electrical conductivity on fuel cell performance were investigated, resulting in the identification of conditions for maximum current density. Increased porosity and electrical conductivity led to increased current density, and current density increased with increasing anode relative humidity.

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Cathode 입구 상대습도에 따른 고분자 전해질 연료전지 성능분석

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설비공학 논문집

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Effect of current density on ion conductivity of membrane in proton exchange membrane

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Impact of Porosity Gradients within Catalyst Layer and MPL of a PEM Fuel Cell on the Water Management and Performance: A Neutron Radiography Investigation

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재료의 열적 성질 공과대학 재료공학부
전선 / 대학원
본 교과목에서는 고체 재료 내 열에너지의 생성, 저장, 수송 성질을 다룬다. 격자와 전자의 양자적인 특성에 의해 구현되는 열용량과 열전도도 등 열적 성질의 기본 이론을 배우며, 광자의 양자 특성에 의한 열복사 성질도 함께 소개한다. 기본 이론을 토대로 금속, 무기, 유기 소재 및 최근 새로운 소재에서 나타나는 열전달 특성을 이해하며, 전자/에너지 소자의 열 관리를 위한 소재 설계 방안에 대하여 함께 다룬다.
- # Thermal conductivity
- # Thermal
- # Heat capacity
목재물리학특강 농업생명과학대학 농림생물자원학부
전선 / 대학원
이 교과목에서는 습도와 수증기압 등의 목재수분과 환경, 목재 이용시 함수율, 함수율과 목재성질의 관계, 수분수착 열역학, 목재의 수분 수착 이론, 목재의 방향과 용적 팽윤, 세포벽내의 수분이동, 목재의 열전도율과 확산, 전기저항과 유전적 성질, 전기 수분계 이용과 관계되는 전기적 성질 등을 다룬다.
- # Thermodynamics
- # Moisture
- # Sorption
지속가능기술을 위한 전기화학 첨단융합학부 첨단융합학부
전필 / 학사
본 교과에서는 지속가능 기술을 위한 전기화학의 기본 개념을 이해하는 것을 목적으로 한다. 전기화학적 전위, 전하이동 속도론, 물질 이동을 포함한 전기화학의 기초원리, 다양한 전기화학적 분석법 그리고 배터리, 연료전지, 태양전지 및 광전기화학 셀과 같이 전기화학이 응용되는 지속가능 기술을 소개하고자 한다.
- # Electrochemistry
- # Chemistry
- # Mass transfer
고분자레올로지 농업생명과학대학 농림생물자원학부
전선 / 대학원
본 과목에서는 고분자 재료의 변형과 유동에 관한 학문인 레올로지를 다룬다..이 강의에서는 고분자 재료가 외력을 받았을 때 어떻게 반응을 보이는지 살펴본다. 고체 물질의 탄성거동, 액체물질의 점성거동, 그리고 고분자 재료의 점탄성거동을 다루며, 이들 성질을 측정하기 위한 방법론을 강의한다. 또한 실험데이터를 이용한 레올로지 분석법을 토론한다.
- # Viscoelasticity
- # Rheology
고에너지열유체역학 공과대학 항공우주공학과
전선 / 학사
본 과목에서는 기존에 배운 유체역학, 열역학, 열전달 등에서의 지식을 확장하여, 높은 에너지를 가지는 시스템의 해석을 목표로 한다. 연소, 폭발, 레이저 조사 등에서와 같은 아주 빠르고, 상변화를 수반하는 시스템에서의 열 및 물질 전달 이론을 공부하여, 현실 속의 여러 고에너지 현상을 분석하는 안목을 기르고, 미래의 환경문제를 해결할 그린에너지 시스템도 다뤄질 것이다.
- # Thermodynamics
- # Fluid dynamics
- # Greenhouse gas
고분자물성특론 공과대학 화학생물공학부
전선 / 대학원
고분자의 구조와 물성 상호관련에 관한 전반적인 내용을 강의하며 특히, linear polymer chain의 conformation, polymer crystals의 chain folding, stereoregularity, polymer의 hydrogen bonding, 고분자의 mechanical property 및 thermal, electrical property에 대하여 강조한다. 한편 고분자의 solvent 및 chemical resistance, adhesion, 압력, 분자량, 시간에 따른 영향 등에 대해서도 아울러 강조한다.
- # Polymer
- # Materials Science
이온전도체 재료과학 및 응용 특강 공과대학 재료공학부
전선 / 대학원
본 과목은 재료과학적 관점에서 이온전도체의 기본 구조, 이온 전도 메커니즘, 그리고 재료 특성을 결정하는 주요 인자를 종합적으로 다룬다. 응용 분야는 전고체전지를 대표적인 예로 하는 다양한 전기화학적 에너지 시스템을 포함한다. 또한, 이온전도체와 전극 간의 계면 현상에 대해 심층적으로 논의하고, 관련 소자의 설계 및 제작 사례를 다룬다.
- # Nanotechnology
- # Fabrication of data
- # Materials Science
고체이온공학 공과대학 재료공학부
전선 / 대학원
이온결함화함물 내 이온 및 전자 이동의 현상과 기구를 정량적으로 이해하고, 이를 바탕으로 고체산화물연료전지등 에너지 변환/저장장치, 화학센서등 정보변환/저장장치, 산소/수소 멤브레인등 물질 투과/펌프장치 등 고체이온공학의 제반 응용에 대하여 다룸.
- # Ionic bond
- # Ionic conductivity
- # Thermodynamics
반도체성질 및 소자 공과대학 전기·정보공학부
전선 / 대학원
이 강의는 발전된 반도체 소자를 이해하기 위한 반도체 물리를 강의한다. 높은 도핑 효과, 이종 접합에서의 밴드 라인업 이론 등을 소개한다. 이러한 물리이론을 바탕으로 MOSFET 소자와 바이폴러 소자의 물리, 모델링 그리고 특성에 대해서 강의한다. 이 소자들의 이상적이 아닌 특성과 스케이링 이론을 소개한다. 여기에는 MOSFET의 표면 양자화 효과와 이 효과가 끼치는 소자의 CV, 전달특성 등에 대해서 강의한다.
- # Semiconductor
- # Semiconductor device
- # Engineering
재료의 전자기적 성질 공과대학 재료공학부
전필 / 학사
이 과목은 재료학부생에게 고전적인, 또는, 양자역학적인 관점에서 정성적으로 재료의 전기적, 자기적, 광학적, 그리고, 열적 성질을 재료를 구성하고 있는 전자와 원자의 관점에서 이해할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
- # Quantum mechanics
- # Optics
압축성유체역학 공과대학 항공우주공학과
전필 / 학사
고속비행시 나타나는 공기역학적 선형/비선형 현상을 이해하기 위해서, 음파, 충격파, 팽창파, 초음속 날개이론, 양력발생 이론 등에 대해 공부한다. 이를 기초로 고속 비행체 주위의 양력/추력/항력발생을 이해하고, 아울러, 공기 흡입구, 연소기체 배출구 및 압축기 등에서 나타나는 압축성 문제점을 파악하며, 그 공학적 해결 방법을 모색한다.
- # Aerodynamics
- # Mechanics
- # Fluid mechanics
고분자화학 공과대학 화학생물공학부
전선 / 학사
합성 고분자를 중심으로 부가 및 축합에 관한 화학 및 물리적 고찰, 그리고 그 형태와 구조 등에 관하여 강의하며, 특히 용해 파라미터, 고분자 용액의 열역학에 관한 자유부피이론, gel permeation chromatography, polymer chains의 conformation, 고분자 용액의 상분리, 용해도에 따른 fractionation, 분자량과 크기의 측정방법, 주사전자현미경에 관한 논의, 고분자의 결정성에 관한 개념 등을 강조한다.
- # Chemistry
- # Thermodynamics
- # Polymer chemistry
친환경 선박용 연료전지 시스템 설계 및 모델링 공과대학 조선해양공학과
전선 / 대학원
본 강의에서는 친환경 선박 전원 공급용 연료전지 시스템의 설계 및 모델링을 실습한다. 친환경 선박의 동력 부하 프로파일을 만족시킬 수 있도록 다양한 유형의 연료전지 시스템 또는 연료전지 하이브리드 시스템 구성안을 도출하고, 물질 및 에너지 밸런스를 해석하여 최적의 시스템 구성안과 용량을 도출하는 방법을 학습한다. 본 강의에서는 Aspen Plus를 사용하여 열역학, 열전달, 유체역학을 기반으로 연료전지 스택의 전기화학 모델, 연료 개질 시스템, 연료 공급 시스템, 공기 공급 시스템, 그리고 열관리 시스템 등을 모델링할 것이다. 스택의 전기화학 모델은 스택의 평형 전압과 전압손실(활성화, 오옴, 농도 손실)을 고려하여 실제로 가용할 수 있는 순출력을 계산할 수 있도록 개발할 것이다. 개발된 모델링을 활용하여 정립된 친환경 선박의 동력 부하 프로파일과 연계하여 시뮬레이션을 수행할 것이다. 본 강의를 학습하게 되면 친환경 선박 전원용 연료전지 시스템의 최적 설계를 도출할 수 있는 플랫폼을 개발할 수 있는 능력을 함양하게 된다.
- # Stack
- # Hybrid system
- # Fuel cell
기초회로 이론 및 실습 첨단융합학부
전선 / 학사
본 교과목에서는 전기 전자 공학에서 기본이 되는 전기 회로를 해석하는 이론을 제공한다. 이 교과목에서는 저항, 인덕터, 캐패시터 등의 선형회로소자와 연산증폭기(Op Amp)의 선형구간을 이용하여 구성한 선형 전기회로를 해석한다. 키르히호프의 전류 법칙과 전압 법칙을 이용하여 선형회로소자와 연산증폭기(Op Amp)로 구성된 회로를 해석한다. 테브낭(The'venin)정리와 노튼(Norton)정리를 이용하여 등가회로 개념을 도입하고 최대 전력이 전달되는 회로에 대하여 학습한다. 저항-인덕터 회로(RL회로), 저항-캐패시터 회로(RC회로), 저항-인덕터-캐패시터 회로(RLC회로)의 해석을 통하여 시간 영역에서의 과도현상과 에너지의 저장 및 방출에 대하여 학습한다.
- # Resistor
- # Electronic circuit
- # Electronic engineering
기초전자회로 및 실험 공과대학 전기·정보공학부
전필 / 학사
실리콘 전자 기기 분석과 증폭 회로의 주파수 응답에 대한 기본적인 이론을 배운다. 피드백이 있는 회로의 설계와 분석, 불안정한 피드백을 가지는 파워 증폭 회로를 이용하여 파형에 대한 기본적인 원리를 학습한다.
- # Electronic circuit
- # Frequency response
- # Electronic amplifier
산업 플라즈마 공학 공과대학 원자핵공학과
전선 / 학사
아크, 글로우, 코로나 방전을 통해서 얻을 수 있는 저온 플라즈마의 산업적 응용을 위한 공정 기술에 관련된 기초 물리, 화학 및 공학을 학습한다. 각종 저온 플라즈마의 특성과 발생방법, 플라즈마 화학반응, 전원 종류와 공정 방법에 따른 다양한 플라즈마 열원과 반응로에 대해 알아본다. 이어 열플라즈마를 이용한 용사, 합성, 열 분해용융, TPCVD, 용접절단 등의 산업적 응용과 코로나 방전을 이용한 집진, 유해기체 정화 등과, 글로우 플라즈마를 이용한 PVD, CVD, 중합법, 식각 등으로 각종 첨단 소재생산 및 처리와 환경산업에의 적용 분야의 소개와 이를 바탕으로 한 발생 장치의 설계학습을 병행한다..
- # Engineering
- # Plasma
- # Nuclear engineering
고급연소론 공과대학 항공우주공학과
전선 / 대학원
본 과목에서는 연소현상을 이해하고 이를 효과적으로 사용하기 위하여 열역학, 유체역학, 화학적 지식을 기초로 하여 층류확산화염, 층류예혼합화염에 전반적인 이해를 통하여, 환경친화적이며 고효율 연소시스템 설계에 대한 지식을 습득한다(고급연소론 1). 또한, 난류화염, 분무이론의 기초를 배우며 이를 근간으로 가스터빈과 로켓엔진등에서 발생되는 연소불안정을 다룬다. 즉, 난류화염의 특성 및 구조를 파악하기 위한 방법으로 Borghi's Diagram, 난류제트화염의 특성, similarity를 만족하는 현상의 이론적 접근방법, 분무이론, 분무시스템의 종류 및 특성, 연소불안정 현상, 연소 불안정의 원인과 저감방법 등을 세부적으로 다룬다(고급연소론2).
- # Thermodynamics
- # Combustion
- # Turbulence
에어로졸오염관리개론 보건대학원 환경보건학과
전선 / 대학원
공기중에 존재하는 입자상 물질은 먼지, 미스트, 스모그, 안개 등 여러 가지 다른 형태로 이루어져 있다. 이러한 에어로졸은 시정, 기후 및 우리들의 건강과 생활양식에 영향을 미친다. 이 과목은 이러한 에어로졸의 특성, 성질, 측정방법을 강의하여 산업위생, 대기오염제어, 방사선 방호, 기타 환경과학 분야에 종사하면서 공기 중 입자상 물질을 측정하거나 연구, 제어하는 사람에게 기초적인 지식을 제공하고자 한다.
- # Aerosol
- # Air pollution
- # Environmental Science
연속체역학 공과대학 기계공학부
전선 / 대학원
연속체의 응력과 변형과 변형률에 대하여 공부한다. 연속체의 지배 방정식을 유도하고 공부한다. 연속방정식, 운동 방정식, 에너지 방정식 등을 자세하게 살펴보고 가상 일의 원리를 설명한다. 특히 근래에 관심이 되고 있는 비선형 고체(비선형 탄성, 소성)의 구성방정식을 소개하고 열역학적인 접근법을 다룬다.
- # Thermodynamics
- # Continuum mechanics
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전산연소공학 공과대학 항공우주공학과
전선 / 대학원
전산역학(유체 및 고체)에 기반을 둔 본 교과목은 일종의 Numerical Recipe를 수강자에게 제공하고자하며 각자의 연구 목적에 맞는 Integrated Reacting Flow Solver를 개발할 수 있는 소양을 제공한다.
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