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문제 정의
- 크로스오버는 메탄올 농도의 구배에 의한 확산, 양자의 이 동에 의한 전 기삼투(electro- osmotic) 그리고 연료극과 공기극의 차압에 의하여 생기며, 이온전도막을 통과한 메탄올이 공기극의 산소와 반응하여 공기극의 농도분극을 촉진할 뿐 아니라 연료전지의 효율을 급감시킨다.(2) 본 연구에서는 DMFC의 소형 동력원으로서 성능과 효율을 고려한 운전점의 설정을 위하여 스택의 온도와 메탄올 수용액의 농도에 따른 연료전지의 출력 전압과 효율을 분석하였다.
가설 설정
- 본 연구에서는 스택 내의 화학 반응이 스택의 온도와 농도의 변화보다 빠르기 때문에 준 정상 모델로 가정하여 메탄올 수용액의 농도와 스택의 온도 그리고 소모 전류에 따라 발생 전압을 모델링을 하였다.
- 스택은 Gurau and Smotkin®의 실험의 단위전지를 반응면적 4배, 적층 수 45개로 스택이 제작되었을 경우를 가정하였다.
- 지게 된다. 스택의 온도를 모델링하기 위하여 일정 전류에서 스택의 상태가 정상 상태에서 운전되어 질 때 스택의 출구에서 메탄올 수용액과 공기의 온도는 스택의 온도와 같다고 가정하였다. 또한 스택을 검사체적으로 하여 메탄올의 반응에 의한 반응 에너지를 발생되어진 에너지로, 스택의 발생 전력을 사용되어진 일로, 연료극과 공기극의 입출구에서의 엔탈피 차를 물질의 출입에 의한 에너지의 변화로 하여, 에너지 보존의 법칙을 적용하면 식(3)와 같으며, 메탄올수용액의 농도와 발생 전류량 변화에 따른 스택의 온도, 연료 소모량, 등을 계산할 수 있다.
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