| 과제명 |
자동차 구동용 80kW급 PEMFC 발전모듈 개발 |
| 주관연구기관 |
현대자동차(주)
Hyundai Motor Company
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| 보고서유형 |
최종보고서
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| 발행국가 |
대한민국
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| 언어 |
한국어
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| 발행년월 |
2009-08
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| 과제시작년도 |
2008
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| 주관부처 |
지식경제부
Ministry of Knowledge Economy |
| 등록번호 |
TRKO201300023781
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| 과제고유번호 |
1415094980
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| 사업명 |
신재생에너지기술개발(전력기금) |
| DB 구축일자 |
2013-09-14
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연구과제
타임라인
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과제명
자동차 구동용 80kW급 PEMFC 발전모듈 개발
과제명
자동차 구동용 80kW급 PEMFC 발전모듈 개발
초록
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Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
연료전지는 내연기관에 비해 우수한 연료 효율을 갖는 것으로 알려져 있다. 하지만 연료전지는 그 자체적으로 작동되는 것이 아니며 외부에서 수소와 산소를 공급해 주어야 하며 동시에 전기와 함계 생성되는...
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
연료전지는 내연기관에 비해 우수한 연료 효율을 갖는 것으로 알려져 있다. 하지만 연료전지는 그 자체적으로 작동되는 것이 아니며 외부에서 수소와 산소를 공급해 주어야 하며 동시에 전기와 함계 생성되는 열을 제거해 주기 위해 냉각수를 공급해 주어야 한다. 이러한 작동유체를 공급하는데 소모되는 동력을 최소화하여야 연료전지의 장점인 높은 효율을 유지할 수 있다. 본 과제에서 개발하고자하는 연료전지 스택은 저압에서 운전 가능하도록 설계된 것을 특징으로 한다. 이에 따라 연료전지 작동에 필요한 소모 동력을 스택 출력의 5~7%로 유지하였으며 경쟁사들이 개발하고 있는 고압 작동 스택의 소모동력인 15~20%에 비해 현저히 연료소모량을 줄일 수 있었다. 저압운전의 경우, 소모동력을 줄이는 이점은 있으나 네른스트 방정식에 의해 공급 공기의 압력이 낮아지면 연료전지스택의 효율은 낮아지며 수소와 산소의 반응에 의해 만들어지는 생성수의 배출이 어려워 저온 시동에 어려움이 발생하게 된다. 이러한 물리적인 불리함을 극복하고 경쟁사들과 동등한 스택 출력, 출력밀도 및 저온시동성을 확보하기 위해 분리판의 최적 설계를 위한 노력이 있었으며, 과제 목표인 스택 최대 출력 80kW, 출력밀도 1.0kW/L, 저온시동 온도 -20도를 달성하기 위한 운전기술 개발이 병행되었다. 연료전지 스택의 원가를 절감하기 위한 방안으로 기존의 흑연을 가공한 분리판을 박판 금속을 성형하여 제작되는 금속 분리판을 개발하여 적용하였으며 이를 위해 박판 금속 정밀 성형기술, 사출 개스킷 분리판 일체화 기술 및 내부식 고전도성 금속 코팅 기술이 개발되었다.
Abstract
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The protection of the environment has been a growing concern since the advent of the 21st century and countries everywhere are acc...
The protection of the environment has been a growing concern since the advent of the 21st century and countries everywhere are accelerating efforts to preserve the ecosystem. For this reason, strict environmental regulations such as Euro 4, Euro 5 in Europe, and ZEV (Zero Emission Vehicle) in the United States have been established and are being intensified as a means of preventing air-pollution. Therefore, automotive companies are making their best endeavors to implement eco-friendly vehicles including Fuel Cell Vehicles (FCVs), Hybrid Electric Vehicles (HEVs), and Electric Vehicles (EVs). Among them, Fuel Cell Vehicles are believed to be the most promising drive-trains for future automotive applications, meeting even the strictest environmental regulations. However, obstacles in water-heat management, cold-start, and durability technologies still require improvement before becoming an acceptable market solution, and most importantly, cost reduction remains a critical factor affecting the commercialization of Fuel Cell Vehicles.
The fuel cell is known to have superior fuel efficiency compared to those of internal combustion engines (ICEs). Extensive efforts have been focused on developing a highly efficient stack with minimum parasitic energy loss. The efficiency of the FC systems operating at low and high pressure with respect to FC stack power. The difference in the level of efficiencies between the two systems is mainly due to the fact that a high pressure operating fuel cell system normally uses 15~20% of produced electric energy to compress air at maximum power while a low pressure system uses only 5~7%. Consequently, in terms of fuel economy the low pressure operating FC system is superior to the high pressure operating system. Moreover, operating a FC stack at low pressure provides significant advantages in terms of noise, durability and safety. Although the FC stack itself generates no noise, the FC system could generate noise due to the noise-making components such as compressor or blower. To supply air that is required in a FC stack, the low pressure operating system adopts a blower that exhibits much lower noise levels than the compressor that is usually incorporated with a high pressure system. However, to overcome the inherent disadvantage of a low pressure operating stack such as difficulties in removing product water, both the manifold size of air/hydrogen and the channel depth of the bipolar plate have to be designed differently from those of the high pressure operating stack.
