초록 ▼

용융탄산염 연료전지와 고체산화물 연료전지는 주로 분산발전에 적합하다. 분산발전의 경우 전력수요가 자주 변하며 이러한 변화는 연료전지 시스템에 큰 영향을 줄 수 있고 심각할 경우 시스템 수명에 악영향을 줄 수 있다. 따라서 연료전지 시스템에 대한 동특성 파악이 필수이며 이를 위한 동적 모델을 개발하였다. 연료전지 시스템은 스택, M-BOP(개질기, 열교환기, 촉매연소기, 블로워)으로 구성하였으며 스택은물질 수지식, 에너지 수지식, 전압을 예측하기 위한 전기화학 모델로 구성하였다. 용융탄산염 연료전지 와고체산화물 연료전지 스택 모두 단

용융탄산염 연료전지와 고체산화물 연료전지는 주로 분산발전에 적합하다. 분산발전의 경우 전력수요가 자주 변하며 이러한 변화는 연료전지 시스템에 큰 영향을 줄 수 있고 심각할 경우 시스템 수명에 악영향을 줄 수 있다. 따라서 연료전지 시스템에 대한 동특성 파악이 필수이며 이를 위한 동적 모델을 개발하였다. 연료전지 시스템은 스택, M-BOP(개질기, 열교환기, 촉매연소기, 블로워)으로 구성하였으며 스택은물질 수지식, 에너지 수지식, 전압을 예측하기 위한 전기화학 모델로 구성하였다. 용융탄산염 연료전지 와고체산화물 연료전지 스택 모두 단순 동적 거동을 관찰하기 위한 lumped 모델과 스택 내부 온도 및 몰 조성 분포를 관찰하기 위한 1-D 모델 두 종류로 구현하였다. M-BOP 개별 장치는 lumped 모델로 구현하였고 공통적으로 물질 수지식, 에너지 수지식으로 구성되며 각 장치의 특성을 반영하였다. 개발한 동적모델들을 통합하여 용융탄산염 연료전지와 고체산화물 연료전지 시스템 모델을 구성하였으며 문헌자료와의 비교를 통해 모델의 타당성 및 정확도를 검증하였다. 구성한 시스템을 이용한 다양한 공정모사를 수행하여 연료전지 시스템의 성능향상에 기여했고 고온형 연료전지 시스템에 적합한 분수차수의 PID 제어기법을 도출하여 시스템의 제어 및 내구도 향상에 기여하였다. 모델 개발에는 gPROMS와 MATLAB 소프트웨어를 사용하였으며 개발한 연료전지 시스템의 start-up 상황과 load의 증가 및 감소에 따른 동적 거동을 실험에 드는 비용 없이 파악할 수 있다. 또한 연료전지 시스템을 시각적으로 인지하기 쉬운 flowsheet으로 만들어 사용자 친화적인 인터페이스로 구현하였으며 시스템의 scale 및 구조가 변경되는 경우에 대한 시스템의 거동 변화를 미리 예측할 수 있다. 이를 통해 저비용 고효율의 연료전지 시스템 설계기술을 확보할 수 있다.

( 출처 : 연구결과 요약문 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5 1. 연구과제의 개요 ... 5 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8 5. 연구결과의 활용계획 ... 8 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8Ⅲ. 연구성과 ... 9끝페이지 ... 10