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수중 환경에서 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 공급용 수소 생산을 위한 가압 디젤 개질시스템에 관한 연구
Study on Pressurized Diesel Reforming System for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell in Underwater Environment 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.20 no.4, 2017년, pp.528 - 535  

이광호 (한국과학기술원 기계공학과) ,  한광우 (한국과학기술원 기계공학과) ,  배중면 (한국과학기술원 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fuel cells have been spotlighted in the world for being highly efficient and environmentally friendly. A hydrogen which is the fuel of fuel cell can be obtained from a number of sources. Hydrogen source for operating the polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC) in the current underwater environ...

주제어

#디젤 개질   #수소   #연료전지   #수성가스전환반응   #팔라듐합금막  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 고탄화수소 연료인 디젤을 개질하여 PEMFC를 구동시키기 위해 고순도의 수소를 생산하기 위한 새로운 시스템 제안하였다. 수소분리막을 적용하기 위해서는 시스템 전체에 가압환경이 조성되어야 하므로, 디젤 자열개질, WGS 반응을 가압하여 개질반응 특성을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수중추진용 연료전지가 가지고있는 문제점은 무엇인가? 수중추진용 연료전지는 손원일급 잠수함에 보조추진 동력원으로 사용 중이며, 잠수함의 연속잠항을 위한 공기불요추진(AIP)체계의 핵심 기술이다 [5,6] . 그러나 연료전지 공급용 수소는 수소저장합금(Metal hydride)을 통해 공급되는데, 수소저장합금은 부피 및 질량대비 저장밀도가 낮다 [7]. 특히, 질량대비 저장밀도는 매우 낮음을 알 수 있는데, 수소저장밀도는 잠수함의 연속잠항능력에 결정적인 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 부피 및 질량대비 수소저장밀도가 높은 디젤을 개질하여 수소를 생산함으로써 잠수함의 잠항능력을 향상시키기 위한 기초연구를 진행하였다.
수소를 연료로 하는 연료전지의 장점은 무엇인가? 수소를 연료로 하는 연료전지는 높은 효율과 반응 후 물만을 생성하는 친환경적이라는 장점으로 인해 자동차, 잠수함, 발전소 등에 걸쳐 상용화되어 있으며 여러 분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다 [1,2]. 또한 연료전지는 에너지 저장밀도가 높고, 소음과 발열이 적어 현재 육상 지휘소용 보조전원장치, 손원일급(214 Type) 잠수함 등 군사용 무기체계에도 적용되어 사용 중이며 무인정찰기(UAV), 무인잠수정(UUV) 등 무인 어플리케이션에도 적용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다 [3,4].
연료전지는 어느분야에 적용되고 있는가? 수소를 연료로 하는 연료전지는 높은 효율과 반응 후 물만을 생성하는 친환경적이라는 장점으로 인해 자동차, 잠수함, 발전소 등에 걸쳐 상용화되어 있으며 여러 분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다 [1,2]. 또한 연료전지는 에너지 저장밀도가 높고, 소음과 발열이 적어 현재 육상 지휘소용 보조전원장치, 손원일급(214 Type) 잠수함 등 군사용 무기체계에도 적용되어 사용 중이며 무인정찰기(UAV), 무인잠수정(UUV) 등 무인 어플리케이션에도 적용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다 [3,4]. 수중추진용 연료전지는 손원일급 잠수함에 보조추진 동력원으로 사용 중이며, 잠수함의 연속잠항을 위한 공기불요추진(AIP)체계의 핵심 기술이다 [5,6] .
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참고문헌 (16)

  1. R. O. Hayre, S. W. Cha, W. Colella and F. B. Prinz, "Fuel Cell Fundamentals," John Whily & Sons, New York, 2006. 

  2. J. Larmine, A. Dicks, "Fuel Cell Systems Explained, Second Edition," Wiley, New York, 2003. 

  3. A. Mendez, T. Leo and M. Herreros, "Current State of Technology of Fuel Cell Power Systems for Autonomous Underwater Vehicles," Energies, Vol. 7, pp. 4976-96, 2014. 

  4. X. Wang, J. Shang, Z. Luo, L. Tang, X. Zhang and J. Li, "Reviews of Power Systems and Environmental Energy Conversion for Unmanned Underwater Vehicles," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, pp. 1958-70, 2012. 

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  5. L. Kevin, R. Davies and M. Moore, "Unmanned Underwater vehicle Fuel Cell Energy/Power System Technology Assessment," IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 32, pp. 365-72, 2007. 

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  6. C. H. Lee and J. T. Yang, "Modeling of the Ballard-Mark-V Proton Exchange Membrane Fuel Cell with Power Converters for Applications in Autonomous Underwater Vehicles," Journal of Power Sources, Vol. 196, pp. 3810-23, 2011. 

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  7. L. R. H. Goodenough and A. Greig, "Hybrid Nuclear/Fuel Cell Submarine," Journal of Naval Engineering, Vol. 44, pp. 455-71, 2008. 

  8. M. Z. Granlund, K. Jansson, M. Nilsson, J. Dawody, L. J. Pettersson, "Evaluation of Co, La, and Mn Promoted Rh Catalysts for Autothermal Reforming of Commercial Diesel," Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 154, pp. 384-94, 2014. 

  9. I. Kang, S. Yoon, G. Bae, J. Kim, J. Bae and D. Lee, "The Micro-Reactor Testing of Catalysts and Fuel Delivery Apparatuses for Diesel Autothermal Reforming," Catalysis Today, Vol. 136, pp. 249-57, 2008. 

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  10. I. Kang, "Study on Performance of Diesel Autothermal Reformer for Solid Oxide Fuel Cell," Ph.D. Dissertation, KAIST, pp. 188-210, 2007. 

  11. S. Yoon, "Development of the Self-Sustaining Integrated Diesel Fuel Processor for Hydrogen Production and Solid Oxide Fuel Cell Operation," Ph.D. Dissertation, KAIST, p. 187, 2011. 

  12. S. Yoon, I. Kang and J. Bae, "Suppression of Ethylene-Included Carbon Deposition in Diesel Autothermal Reforming," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 34, pp. 1844-51, 2009. 

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  13. S. Yoon, I. Kang and J. Bae. "Effects of Ethylene on Carbon Formation in Diesel Autothermal Reforming," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33, pp. 4780-8, 2008. 

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  14. X. Zhang, G. Xiong and W. Yang, "A modified Electroless Plating Technique for Thein Dense Palladium Composite Membranes with Enhanced Stability," Journal of Membrane Science, Vol. 314, pp. 226-237, 2008. 

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  15. F. Roa, J. D. Way, R. L. McCormick and S. N. Paglieri, "Preparation and Characterization of Pd-Cu Composite Membranes for Hydrogen Separation," Chemical Engineering Journal, Vol. 93, pp. 11-22, 2003. 

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  16. M. S. Islam, M. M. Rahman and S. Illias, "Characterization of Pd-Cu Membranes Fabricated by Surfactant Induced Electroless Plating(SIEP) for Hydrogen Separation," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 37, pp. 3477-3490, 2012. 

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