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문제 정의
- 하지만, 실험적으로 국부적인 각종 분포를 알아보기는 매우 어렵고 또한 고가의 장비와 번거롭고 복잡한 실험을 수반하여 비용과 노력의 낭비가 있을 것으로 판단된다. 그러므로 큰 비용과 노력이 들지않는 전산모사를 이용한 예측을 통하여 실험의 횟수를 줄일 수 있는 모델을 제시하려 한다. 본 연구에서는 연료전지의 모델링을 위하여 기존의 Navier-Stock 방정식을 풀이에 전기화학적 서브루틴을 융합하여 전산모사를 진행하도록 한다.
- 그 예로서 전류밀도와 온도 분포에 관한 여러 가지 분석이 가능하였다. 본 연구에서는 비록 많은 경우에 수를 다루어 보지는 못했으나 실험이 아닌 전산모사만으로 보다 정밀하고 신뢰할 수 있는 결과를 도출 했다고 자부할 수 있다. 향후에는 앞에서 주었던 가정들을 좀 더 줄이고 더 많은 변수를 고려할 수 있는 보다 정밀한 모델링을 수행할 계획이다.
- 첫 번째 설정으로서 모든 유로는 직선이라고 가정하고 계산을 수행했다. 직선 유로는 현실적으로 힘든 형상이며 본 연구에 있어서는 가장 단순한 형태로서 모델링의 적합성 판별을 위하여 실시하였다. 그리고 실제로 사용하고 있는 모양인 직사각형 모델을 유동장에 변형을 가한 직사각형 플립구조유로의 세 가지의 경우를 비교해 보았다.
- 과거에는 3차원 시뮬레이션을 이용하여 i-V곡선만을 모사하였다. 하지만 본 연구에서는 연료전지의 성능 및 내구성에 큰 영향을 미치는 국부적인 온도변화에 관하여 그 결과를 도출하여 보았다.
가설 설정
- 본 연구의 수행에 있어서 질량보존의 법칙, 에너지보존의 법칙 등으로 지배방정식을 설명하는데, 그 방정식들은 다음과 같이 정리할 수 있다. 그리고 본 연구를 위한 모델링의 가정은 정상상태, 기체만의 단일상계, 단열 그리고 3차원 물질전달 모델이다. [Fig.
- 여기서 양론비란 수소의 경우 20%과잉으로 공급하고 공기의 경우 100%과잉으로 공급함을 의미한다. 단위전지 내부에서의 전기적 접촉저항은 없다고 가정하고 계산을 수행하였다.
- 앞서 설명한 지배방정식을 3차원으로 설정하고 유체의 유동, 유량 온도 등의 경계조건을 설정하여 방정식을 풀었다. 첫 번째 설정으로서 모든 유로는 직선이라고 가정하고 계산을 수행했다. 직선 유로는 현실적으로 힘든 형상이며 본 연구에 있어서는 가장 단순한 형태로서 모델링의 적합성 판별을 위하여 실시하였다.
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