본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B v.34 no.7=no.298, 2010년, pp.715 - 720   SCOPUS 피인용횟수: 4
본 등재정보는 저널의 등재정보를 참고하여 보여주는 베타서비스로 정확한 논문의 등재여부는 등재기관에 확인하시기 바랍니다.

휴대용 고분자전해질막 연료전지의 산화제 공급을 위한 전기침투 현상 기반의 공기펌프의 개발
Air Pumps for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells

권길성    (서강대학교 기계공학과   ); 김대중    (서강대학교 기계공학과  );
  • 초록

    본 논문은 고분자전해질막 연료전지의 공기 공급을 위해 전기침투현상에 기반을 둔 공기 공급 방법을 제안하고 이를 실험적으로 평가하였다. 작동 유체의 구동을 위해서 전기침투펌프를 낮은 주파수의 교류 전기장에서 사용하였다. 작동 유체는 유연한 막에 의해 막 밀봉하였고, 막의 움직임에 의해 연료전지 내로 공기를 공급하였다. 본 연구에서는 전기침투현상 기반 공기펌프를 사용하여 연료전지의 공기 공급을 성공적으로 설명하였다. 펌프의 출력은 연료전지에서 생성되는 출력을 초과하였지만, 본 논문에서는 펌프의 출력 당 연료전지의 출력비를 줄이기 위한 몇 가지 방법들에 대해 설명하였다.


    We propose an electroosmosis-based air delivery scheme for polymer electrolyte fuel cells and experimentally investigate its feasibility. An electroosmotic pump under a low-frequency AC electric field is used to displace initially a volume of pump working liquids. This working liquid is then pumped into a space enclosed by a flexible membrane and the movement of the membrane delivers air to a fuel cell. We successfully demonstrated the operation of a forced-convection fuel cell using this technique. In this preliminary study, however, the power consumption of the pump exceeds the power generated by the fuel cell. We conclude this paper with a discussion of several ways to reduce the pump-to-fuel cell power ratio.


  • 주제어

    고분자전해질막 연료전지 .   전기침투현상 기반 공기펌프.  

  • 참고문헌 (21)

    1. Lu, G. Q., Wang, C. Y., Yen, T. J. and Zhang, X., 2004"Development and Characterization of a Silicon-BasedMicro Direct Methanol Fuel Cell," ElectrochimicaActa, Vol. 49, No. 5, pp. 821-828 
    2. Lu, G. Q. and Wang, C. Y., 2005 "Development ofMicro Direct Methanol Fuel Cells for High PowerApplications," Journal of Power Sources, Vol. 144, No.1, pp. 141-145 
    3. Choi, J. and Son, G., 2008, “Numerical Study ofDroplet Motion in a Microchannel with DifferentContact Angles,” Journal of Mechanical Science andTechnology Vol. 22, pp. 2590-2599     
    4. Liu, H., Song, C., Zhang, L., Zhang, J., Wang, H. andWilkinson, D. P., 2006 "A Review of Anode Catalysisin the Direct Methanol Fuel Cell,” Journal of PowerSources, Vol. 155, No. 2, pp. 95-110 
    5. Dyer, C. K., 2002, “Fuel Cells for PortableApplications,” Fuel Cells Bulletin, Vol. 2002, No. 3,pp. 8-9 
    6. Li, P. ?W., Zhang, T., Wang, Q. ?M., Schaefer, L. andChyu, M. K., 2003, “The Performance of PEM FuelCells Fed with Oxygen Through the Free-ConvectionMode,” Journal of Power Sources, Vol. 114, No. 1, pp.63-69 
    7. Morner, S. O. and Klein, S. A., 2001, “ExperimentalEvaluation of the Dynamic Behavior of an Air-Breathing Feul Cell Stack,” Journal of Solar EnergyEngineering, Vol. 123, No. 3, pp. 225-231 
    8. Hottinen, T., Mikkola, M. and Lund, P., 2004,“Evaluation of Planar Free-Breathing PolymerElectrolyte Membrane Fuel Cell Design,” Journal ofPower Sources, Vol.129, No. 1, pp. 68-72 
    9. Bernardi, D. M. and Verbrugge, M. W., 1992,“Mathematical Model of the Solid-Polymer-Electrolyte Fuel Cell,” Journal of ElectrochemicalSociety, Vol. 139, No. 9, pp. 2477-2491 
    10. Yao, S., Santiago, J. G., 2003, "Porous GlassElectroosmotic Pumps: Theory," Journal of Colloidand Interface Science, Vol. 268, No.1, pp. 133-142 
    11. Laser, D. J., Yao, S., Chen C. H., Mikkelsen, J. .,Goodsen, K.. E., Santiago J. G., and Kenny, T. W.,2001, “A Low Voltage Silicon MicromachinedParallel-Plate Electrokinetic Pump,” in Proc. 11th Int.Conference. Solid-State Sensors and Actuators(Transducers’01), Munich,Germany 
    12. Yao, S., Hertzog D. E., Zeng, S., Mikkelsen J. C.,and Santiago J. G., 2003, “Porous GlassElectroosmotic Pump: Design and Experiments,”Journal of Colloid Interface Science, Vol. 268, No. 1,pp. 143-153 
    13. Prakash, P., Grissom, M. D. and Zydney, A. L., 2006,“Development of an Electroosmotic Pump for HighPerformance Actuation,” Journal of MembraneScience, Vol. 286, No. 1-2, pp. 153-160 
    14. Yao, S., Myers, A. M., Posner, J. D., Rose, K. A. andSantiago, J. G.., 2006, “Electroosmotic PumpsFabricated from Porous Silicon Membranes,” Journalof Microelectromechanical Systems, Vol. 15, No. 3, pp.717-728 
    15. Chen, Y. F., Li, M. C., Hu, Y. H., Chang, W-J. andWang, C. C-., 2008, “Low-Voltage ElectroosmoticPumping Using Porous Anodic Alumina Membranes,”Microfluidic Nanofluid, Vol. 5, No.2, pp. 234-244 
    16. Brask, A., Kutter, J. P. and Bruus, H., 2005, “Long-termStable Electroosmotic Pump with Ion ExchangeMembrane,” Lab on a Chip, 5, pp. 730-738 
    17. Yang, B., Zhang, F., Liang, X., Dasgupta, P. K. andLiu, S., 2009, "Ion Exchange Resin Bead DecoupledHigh-Pressure Electroosmotic Pump," AnalyticalChemistry, Vol. 81, No. 12, pp. 5102-5106 
    18. Wang, X., Wang, S., Gendhar, B., Chang, C., Chang,B. K., Li, G. and Zhao, M., 2009 "ElectroosmoticPumps for Microflow Analysis," TrAC Trends inAnalytical Chemistry, Vol. 28, No. 1, pp. 64-74 
    19. Buie, C. R., Kim D., Litster, S. and Santiago, J. G.,2007, "An Electro-osmotic Fuel Pump for DirectMethanol Fuel Cells," Electrochemical and Solid-stateLetters, Vol. 11, No.11, pp. B196-B200 
    20. Buie, C. R., Posner, J. D., Fabian, T., Cha, T. W.,Kim, D., Prinz, F. B., Eaton, J. K. and Santiago, J. G.,2006, "Water Management in Proton ExchangeMembrane Fuel Cells Using Integrated ElectroosmoticPumping," Journal of Power Sources, Vol. 161, No. 1,pp. 191-202 
    21. Chen C. and Santiago, J. G., 2002, “A PlanarElectroosmotic Micropump,” Journal of MicroelectromechanicSystems, Vol. 11, No. 6, pp. 672-683. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Kwon, Kil-Sung ; Park, Chul-Woo ; Kim, Dae-Joong 2011. "Comparison of Electro-Osmotic Pumps with Two Different Types of Porous Glass Frits" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, 35(4): 379~383   
    2. Kwon, Kil-Sung ; Kim, Dae-Joong 2012. "Characteristics of Electroosmotic Pump with Cylindrical Porous Glass Frits" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, 36(6): 619~624   
    3. Kwon, Kil-Sung ; Kim, Dae-Joong 2012. "Porous Glass Electroosmotic Pumps Reduced Bubble Generation Using Reversible Redox Solutions" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, 36(7): 753~757   
    4. Kwon, Kilsung ; Park, Byung Ho ; Kim, Dukhan ; Kim, Daejoong 2015. "Evaluation of Reverse Electrodialysis System with Various Compositions of Natural Resources" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, 39(6): 513~518     

 저자의 다른 논문

  • 권길성 (6)

    1. 2010 "단위전류당 고유량 유기용매 이송을 위한 다공성 실리콘막 전기침투 펌프의 개발" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 34 (2): 105~111  
    2. 2012 "원통형 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프의 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 36 (6): 619~624  
    3. 2012 "가역적 산화환원반응 용액을 이용하여 기포 발생을 줄인 다공성 유리막 전기삼투 펌프" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 36 (7): 753~757  
    4. 2015 "초소형 가스터빈엔진 열전달 현상의 수치적 및 실험적 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 39 (2): 153~159    
    5. 2015 "다양한 농도 공급원의 조합을 통한 역전기투석 장치의 성능 평가" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 39 (6): 513~518    
    6. 2016 "하이브리드 타입 초소형 가스터빈엔진 개발 및 초도 시운전" 한국유체기계학회 논문집 = The KSFM journal of fluid machinery 19 (1): 24~30    
  • 김대중 (11)

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠
이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기