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금속지지체형 고체산화물연료전지와 연료극지지체형 고체산화물연료전지의 물질전달 특성분석
Mass Transfer Analysis of Metal-Supported and Anode-Supported Solid Oxide Fuel Cells 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.34 no.3 = no.294, 2010년, pp.317 - 324  

박준근 (한국과학기술원 기계공학부) ,  김선영 (한국과학기술원 기계공학부) ,  배중면 (한국과학기술원 기계공학부)

초록
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고체산화물연료전지의 상용화를 위해서 금속지지체형 고체산화물연료전지가 개발되었다. 이 연료전지는 기계적강도를 향상시킨 새로운 개념의 연료전지지만 접합층으로 인해 물질전달률이 감소한다. 본 논문에서는 전산해석을 이용하여 연료극지지체형 고체산화물연료전지와 금속지지체형 고체산화물연료전지의 물질전달율을 비교하고자 한다. 지배방정식, 전기화학반응, 세라믹 물성치 모델이 동시에 해석된다. 그리고 다공성 매질 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산이 함께 고려된다. 전산해석의 검증을 위해서 실험결과와 해석결과를 비교한다. 금속 지지체형 고체산화물 연료전지의 평균 전류밀도가 연료극지지체형 고체산화물연료전지에 비해 약 23% 감소한다. 그러나 접합층으로 인해 금속지지체형 고체산화물연료전지가 더 균일한 전류밀도 분포를 가진다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Metal-supported solid oxide fuel cells (SOFCs) have been developed to commercialize SOFCs. This new type of SOFC has high mechanical strength, but its mass transfer rate may be low due to the presence of a contact layer. In this study, the mass transfer characteristics of an anode-supported SOFC and...

주제어

#금속지지체형 고체산화물연료전지   #연료극지지체형 고체산화물연료전지   #유로설계   #물질전달   #수치해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이상의 연구는 세라믹을 기반으로 한 연료극지지체형 SOFC에 초점이 맞추어져있다. 그러므로 본 연구에서는 금속지지체형 SOFC의 물질전달 특성을 연구하고 연료극지지체형 SOFC와 금속지지체형 SOFC의 물질전달 특성 차이를 분석하고자 한다.
  • 본 논문에서는 전산해석 기법을 이용하여 물질 전달 특성을 분석하고자 한다. SOFC는 밀폐형 구조이고 표면에 전류가 흐르기 때문에 내부의 가스조성을 측정하기 어렵다.

가설 설정

  • 유로 입구 및 출구의 경계조건은 Table 2와 같다. 그리고 유로 입구 및 출구를 제외한 영역은 단열조건으로 가정한다. 이상의 경계조건은 연료극지지체형 SOFC와 금속지지체형 SOFC 모두 동일하게 적용된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연료전지란? 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지변환장치로서 고효율, 친환경, 저소음 등의 장점을 가지고 있다. (1) 다양한 연료 전지 중 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 세라믹을 기반으로 만들어지는 고 온형 연료전지로서 값비싼 귀금속 촉매를 사용하지 않고 수소 이외의 탄화수소를 연료로 사용할수 있으며 폐열을 활용할 수 있다는 장점이 있다.
연료전지의 장점은? 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지변환장치로서 고효율, 친환경, 저소음 등의 장점을 가지고 있다. (1) 다양한 연료 전지 중 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 세라믹을 기반으로 만들어지는 고 온형 연료전지로서 값비싼 귀금속 촉매를 사용하지 않고 수소 이외의 탄화수소를 연료로 사용할수 있으며 폐열을 활용할 수 있다는 장점이 있다.
고체산화물 연료전지의 문제점은? (1) 다양한 연료 전지 중 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 세라믹을 기반으로 만들어지는 고 온형 연료전지로서 값비싼 귀금속 촉매를 사용하지 않고 수소 이외의 탄화수소를 연료로 사용할수 있으며 폐열을 활용할 수 있다는 장점이 있다. (2) 그러나 충격에 약한 세라믹 재료의 특성으로 인해 세라믹지지체형 SOFC의 상용화는 어려움을 겪어왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 타입의 연료전지로서 금속지지체형 SOFC가 개발되었다.
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참고문헌 (14)

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  5. Hyun, H.-C., Sohn, J.L., Lee, J.S. and Ro, S.T., 2003, "Performance Predictions of the Planar-Type Solid Oxide Fuel Cell with Computational Flow Analysis (Ii) -Non-Isothermal Model-," Trans. of the KSME B., Vol. 27, No. 7, pp. 963-972. 

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  13. Park, J., Kim, S. and Bae, J., 2010, "Numerical Modeling of Physical Property and Electrochemical Reaction for Solid Oxide Fuel Cells," Trans. of the KSME B., Vol. 34, No. 2, pp. 1-7. 

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  14. Sunden, B. and Faghri, M., 2005, Transport Phenomena in Fuel Cells, 1st ed., WIT press, Boston, pp. 1-30. 

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