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동적부하 PEM 연료전지 발전기에 있어서의 수분전달 모델링
Modeling of Water Transportation in Dynamic Load Proton Exchange Membrane (PEM) Fuel Cell Power Generator 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.31 no.2, 2011년, pp.1 - 7  

아궁 박티아르 (냉동공조공학과 대학원, 부경대학교) ,  최광환 (냉동공조공학과, 공과대학, 부경대학교) ,  김영복 (기계시스템공학과, 공과대학, 부경대학교)

초록
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PEM 연료전지에 있어서 수분의 균형이 연료전지의 시스템 성능에 현저한 영향을 미친다. 그래서 수분 균형은 가장 중요한 요소 중의 일부가 되었으며, 이에 관한 연구가 광범위하게 이루어지고 있다. 적절한 수분 균형을 유지하기 위해서는 적당한 멤브레인 수화작용(membrane hydration)이 필요하며, 반대로 촉매층(catalyst layer)에서의 익수(water flooding)현상이 없어져야 한다. 따라서 이와 같은 동적 상태에서 PEM 연료전지 내의 수분 균형을 유지하기 위해서는, 고도의 동적 수분 조정 기술이 확보되어야 한다. 현재의 연구는 이러한 특성을 고려하여 PEM 연료전지에서 동적부하 상태에서의 수분 이동에 관한 일차원 해석 모델에 관한 것이다. 금번 모델링의 결과, 양극촉매층(CCL, cathode catalystlayer)에서의 수분 상태는 거의 포화 단계에 이르고 있음을 보여주고 있으며, 이 모델링은 연료전지가 작동되는 동안의 CCL에 나타나는 수분의 양상을 예측하는데 활용될 수 있다. 본 논문에서는 수분 이동 모델이 국제규격에 따라 다양한 수송기관이 가동될 때, 동적부하 상태에서 서로 다른 차이점을 발견하기 위한 시뮬레이션 결과에 초점이 맞추어져 있다. 이 모델링을 적용한 결과, 수분 포화도가 상태에 따라 상이하게 나타남을 알 수 있었고, 또한 정적 수분 조절 요소에 따라 최적 상태가 모든 동적 분포에 따라 달라짐을 알 수 있었다.

주제어

#Fuel cell   #Model   #Dynamic   #Water transport   #Driving Cycle   #Membrane  

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  • (1)As long as the amount of water received byCCL is not larger than its maximum capability, the over-saturated stream will not occur.
  • (2)A dynamic power profile which has much accelerations needs more power. In this case, the water production is increased therefore the water removal rate should be increased to avoid flooding.
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참고문헌 (6)

  1. C.Y. Wang, Chem.Rev. 104 (2004) 4727. 

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  2. M.G. Izenson, R.W. Hill, Proceedingsof the IMECE 2002, ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition,p.147, 2002 

  3. Mao L.,Wang, C.Y., Journal of The Electrochemical Society, 154 (2) B139-B146, 2007 

  4. ASHRAE. Fundamentals, ASHRAE Inc., 2009 

  5. Pasaogullari Ugur, Wang, C.Y., Journal of The Electrochemical Society, 151 (3) A399-A406,2004 

    상세보기 crossref

  6. United States The Environmenta lProtection Agency (USEPA )website, http://www.epa.gov/nvfel/testing/dynamometer.htm: accessed Sep.200 

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