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문제 정의
- 하이브리화를 통하여 효율 향상이 가능하며, 향상 정도는 시스템 구성에 따라 차이가 나는 것으로 알려지고 있다.缶8> 따라서 본 연구에서는 PEM頂C에서 하이브리드화에 의한 성능향상 여부를 확인하기 위한 해석도 수행하였다. SR, ATR을 이용한 각 PEMFC에 가스터빈을 추가로 결합하여 PEMFC/GT 하이브리드 시스템을 구성하고 성능을 해석하여 PEMFC 만의 시스템과 비교하였다.
- 예를 들어, 공급되는 연료유량이 변하더라고 셀전압은 기준 설계 값으로 설계된다고 가정한다. 본 논문에서의 설계파라미터 변화는 기준설계 상태에서 운전조건이 변할 때의 성능해석이 아닌, 설계파라미터가 변할 때마다 각기 다른 설계성능의 구성부를 가지는 시스템 성능을 예측한 것이다. 즉, 각각의 경우가 독립적인 설계에 해당한다.
가설 설정
- 수증기개질의 화학반응식은 식 (2)와 같으며 평형반응으로 가정하였다. 수증기 개질은 흡열반응이므로 개질에 필요한 열은 버너에서 공급하는 것으로 모델링하였다.
- 연료전지에서 발생되는 직류를 교류로 변환시키는 변환효율(厶。”。)은 95%로 가정하였고, 시스템의 교류출력과 열효율은 블로워와 펌프 같은 보조 동력을 고려하여 다음과 같이 계산하였다.
- 본 논문에서의 가스터빈은 현재 발전용으로 사용되고 있는 가스터빈보다 비교적 소형이므로 터빈과 압축기의 효율은 현재 발전용 가스터빈보다 낮은 효율을 사용하였다. 터빈의 등엔트로피 효율은 70%, 압축기 등 엔트로피효율은 70%로 가정하였으며, 압축기 기계효율 (?扁)은 99%, 발전기효율(%e“)은 98%로 가정하였다. 하이브리드 시스템의 출력과 열효율은 다음과 같이 계산하였다.
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