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200 W급 연료전지 무인기를 위한 NaBH4 가수분해용 수소발생시스템의 성능평가
Performance Evaluation of Hydrogen Generation System using NaBH4 Hydrolysis for 200 W Fuel Cell Powered UAV 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.43 no.4, 2015년, pp.296 - 303  

오택현 (Division of Aerospace Engineering, School of Mechanical, Aerospace and Systems Engineering, KAIST) ,  권세진 (Division of Aerospace Engineering, School of Mechanical, Aerospace and Systems Engineering, KAIST)

초록
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무인기 운용 환경을 고려하여 다양한 조성의 $NaBH_4$ 용액을 사용해 수소발생시스템의 성능 평가를 수행하였다. 먼저, 자발가수분해와 30분의 수소발생실험을 수행하였다. 수소의 손실, 안정한 수소 발생, $NaBO_2$의 석출, 전환 효율과 무인기의 운용을 고려하여 $NaBH_4$ 용액의 조성을 1 wt% NaOH + 25 wt% $NaBH_4$+74wt% $H_2O$로 결정하였다. 200 W급 연료전지 시스템을 위해 장시간 수소발생실험도 수행되었다. 비록 $NaBO_2$의 석출로 인해서 수소 발생률이 감소하였지만, 200 W 연료전지를 위한 수소를 3시간동안 발생(전환 효율: 87.4%)시켰다. 600 Wh의 에너지를 갖는 200 W급 연료전지 시스템의 에너지 밀도는 263 Wh/kg이었다. 기존 배터리 무인기에 비해 약 1.5배 이상의 체공 시간을 달성할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The concentration of solute in a $NaBH_4$ solution is limited due to the low solubility of $NaBO_2$. The performance of a hydrogen generation system was evaluated using various concentrations of $NaBH_4$ solution. First, a self-hydrolysis test and a hydrogen generati...

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  • Table 3은 실험 결과를 바탕으로 산정된 600 Wh의 에너지를 갖는 200 W급 연료전지 시스템의 무게 분포를 나타낸다. Horizon사에서 제작된 무인기용 상용 PEMFC(A-200, Horizon Fuel Cell Technologies, 싱가포르)을 사용한다고 가정하였다. 200 W의 동력을 생산하기 위해서는 분당 2.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존 무인기의 동력원인 내연 기관과 배터리의 단점은 무엇인가 기존에는 무인기의 동력원으로 내연 기관과 배터리가 널리 사용되었다. 내연 기관은 소음이 크고 효율이 낮은 단점을 지닌다. 배터리는 에너지 밀도가 낮아 체공 시간에 한계가 있다. 이에 반해 연료전지는 효율이 높고, 소음과 진동이 적다.
연료전지가 소형 무인기의 동력원으로 적합한 이유는 무엇인가 배터리는 에너지 밀도가 낮아 체공 시간에 한계가 있다. 이에 반해 연료전지는 효율이 높고, 소음과 진동이 적다. 특히, 연료전지가 장시간 가동될 때, 주로 연료만이 추가되므로 에너지 밀도가 더욱 증가한다. 따라서 장기 체공을 위한 소형 무인기의 동력원으로 적합하다.
소형 무인기에 가장 많이 활용되고 있는 연료전지는 무엇인가 다양한 종류의 연료전지가 있지만, 현재 소형 무인기에 가장 많이 활용되고 있는 연료전지는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)와 양자 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)이다. DMFC는 별도의 개질기 없이 메탄올을 직접 이용하여 전기화학반응을 통해 전기를 생산하기 때문에 시스템이 단순한 장점이 있다.
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참고문헌 (22)

  1. Bradley, T. H., Moffitt, B. A., Mavris, D. N., and Parekh, D. E., "Development and experimental characterization of a fuel cell powered aircraft," J Power Sources, Vol. 171, 2007, pp.793-801. 

  2. Lee, C. J., Kim, T., "Characteristic of hydrogen generation from solid-state NaBH4 and fuel cell operation for fuel cell aircraft," J Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 39(9), 2011, pp.858-865. 

  3. Lee, B. H., Park, P., Kim, C., Yang, S., Ahn, S., "Power characteristic variation simulation of hybrid electric propulsion system for small UAV," J Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 39(11), 2011, pp.1052-1059. 

  4. Kim, K., Kim, T., Lee, K., and Kwon, S., "Fuel cell system with sodium borohydride as hydrogen source for unmanned aerial vehicles," J Power Sources, Vol. 196, 2011, pp.9069-9075. 

  5. Kim, T., and Kwon, S., "Design and development of a fuel cell-powered small unmanned aircraft," Int J Hydrogen Energy, Vol. 37, 2012, pp.615-622. 

  6. Lee, C. J., Kim, T., "The study on characteristics of solid-state NaBH4 hydrogen generation and supply system for fuel cell UAV," J Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 40(10), 2012, pp.901-909. 

  7. Hong, J. S., Jung, W. C., Kim, H. J., Lee, M. J., Jeong, D. S., Jeon, C. S., Sung, H. G., Shin, S. J., Nam, S. W., "Fuel cell system for SUAV using chemical hydride I. Lightweight hydrogen generation and control system," J Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 41(3), 2013, pp.226-232. 

  8. Hong, J. S., Park, J. G., Sung, M. H., Jeon, C. S., Sung, H. G., Shin, S. J., Nam, S. W., "Fuel cell system for SUAV using chemical hydride II. Lightweight fuel cell propulsion system," J Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 41(3), 2013, pp.233-239. 

  9. Kim, T., " $NaBH_4$ (sodium borohydride) hydrogen generator with a volume-exchange fuel tank for small unmanned aerial vehicles powered by a PEM (proton exchange membrane) fuel cell," Energy, Vol. 69, 2014, pp.721-727. 

  10. Seo, J. E., Kim, Y., Kim, Y., Kim, K., Lee, J. H., Lee, D. H., Kim, Y., Shin, S. J., Kim, D. M., Kim, S. Y., Kim, T., Yoon, C. W., and Nam, S. W., "Portable ammonia-borane-based $H_2$ power-pack for unmanned aerial vehicles," J Power Sources, Vol. 254, 2014, pp.329-337. 

  11. Xu, D., Zhang, H., and Ye, W., "Hydrogen generation from hydrolysis of alkaline sodium borohydride solution using Pt/C catalyst," Catal Commun, Vol. 8, 2007, pp.1767-1771. 

  12. Liang, Y., Dai, H. B., Ma, L. P., Wang, P., and Cheng, H. M., "Hydrogen generation from sodium borohydride solution using a ruthenium supported on graphite catalyst," Int J Hydrogen Energy, Vol. 35, 2010, pp.3023-3028. 

  13. Eom, K., Cho, K., and Kwon, H., "Effects of electroless deposition conditions on microstructures of cobalt-phosphorous catalysts and their hydrogen generation properties in alkaline sodium borohydride solution," J Power Sources, Vol. 180, 2008, pp.484-490. 

  14. Patel, N., Fernandes, R., and Miotello, A., "Hydrogen generation by hydrolysis of $NaBH_4$ with efficient Co-P-B catalyst: a kinetic study," J Power Sources, Vol. 188, 2009, pp.411-420. 

  15. Eom, K., and Kwon, H., "Effects of deposition time on the $H_2$ generation kinetics of electroless-deposited cobalt-phosphorous catalysts from $NaBH_4$ hydrolysis, and its cyclic durability," Int J Hydrogen Energy, Vol. 35, 2010, pp.5220-5226. 

  16. Liang, Y., Wang, P., and Dai, H. B., "Hydrogen bubbles dynamic template preparation of a porous Fe-Co-B/Ni foam catalyst for hydrogen generation from hydrolysis of alkaline sodium borohydride solution," J Alloys Compd, Vol. 491, 2010, pp.359-365. 

  17. Oh, T. H., and Kwon, S., "Effect of manufacturing conditions on properties of electroless deposited Co-P/Ni foam catalyst for hydrolysis of sodium borohydride solution," Int J Hydrogen Energy, Vol. 37, 2012, pp.15925-15937. 

  18. Oh, T. H., and Kwon, S., "Effect of bath composition on properties of electroless deposited Co-P/Ni foam catalyst for hydrolysis of sodium borohydride solution," Int J Hydrogen Energy, Vol. 37, 2012, pp.17027-17039. 

  19. Oh, T. H., and Kwon, S., "Performance evaluation of hydrogen generation system with electroless-deposited Co-P/Ni foam catalyst for $NaBH_4$ hydrolysis," Int J Hydrogen Energy, Vol. 38, 2013, pp.6425-6435. 

  20. Hua, D., Hanxi, Y., Xinping, A., and Chuansin, C., "Hydrogen production from catalytic hydrolysis of sodium borohydride solution using nickel boride catalyst," Int J Hydrogen Energy, Vol. 28, 2003, pp.1095-1100. 

  21. Liu, B. H., Li, Z. P., and Suda, S., "Solid sodium borohydride as a hydrogen source for fuel cells," J Alloys Compd, Vol. 468, 2009, pp.493-498. 

  22. Kreevoy, M. M., and Jacobson R. W., "The rate of decomposition of $NaBH_4$ in basic aqueous solutions," Ventron Alembic, Vol. 15, 1979, pp.2-3. 

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